第三章非均相混合物的分离33

过滤是化工、轻工、食品、制药和粉体材料等许多生产领域应用最为广泛的单元操作之一，既有各种不同类型的系列化、大型化、通用化的过滤设备载于手册与样本之中，更有许多结构新颖的过滤装置随过程工业的发展而不断问世，非教材所能列数。本节仅以工厂中最常见的板框压滤机、叶滤机、回转真空过滤机为例进行扼要介绍。3.3过滤设备及其操作3.3过滤设备及其操作按操作的特点按推动力来源间歇式过滤机连续式过滤机重力过滤机加压过滤机真空过滤机离心过滤机分类一、板框压滤机（Plate-and-frametypefilterpress）

通过直接给悬浮液加压，迫使其穿过过滤介质来实现过滤的目的。其历史最久且已有超过100种以上的结构，最为常见的是板框式压滤机。板框压滤机滤液悬浮液1-压紧装置2-可动头3-滤框4-滤板5-固定头6-滤液出口7-滤浆进口8-滤布板框压滤机板框压滤机有手动压紧、机械压紧和液压压紧三种形式。手动压紧是螺旋千斤顶推动压紧板压紧；机械压紧是电动机配H型减速箱，经机架传动部件推动压紧板压紧；液压压紧是有液压站经机架上的液压缸部件推动压紧板压紧。结构：滤板、滤框由交替排列的滤板、滤框与夹于板框之间的滤布叠合组装压紧而成。板框数视工艺要求在机座长度范围内灵活调节。组装后，在板框的四角位置形成连通的流道，由机头上的阀门控制悬浮液、滤液及洗液的进出。流程：组装:1-2-3-2-1-2-3-2-1-2-3-2-1装合、过滤、洗涤、卸渣、清洗板框压滤机滤板、滤框洗板板框压滤机框非洗板洗板板框压滤机洗板板框压滤机框非洗板洗板滤液流出悬浮液入口洗涤液流出洗涤液入口板框压滤机洗板板框压滤机框非洗板洗板滤液流出悬浮液入口过滤操作过滤阶段悬浮液从通道进入滤框，滤液在压力下穿过滤框两边的滤布、沿滤布与滤板凹凸表面之间形成的沟道流下，既可单独由每块滤板上设置的出液旋塞排出，称为明流式；也可汇总后排出，称为暗流式。明流式：便于监视每块滤板的过滤情况，发现某滤板滤液不纯，即可关闭该板出液口；暗流式：用于滤液易挥发或滤液对人体有害的悬浮液的过滤。过滤操作洗板板框压滤机框非洗板洗板洗涤液流出洗涤液入口洗涤操作洗涤液由洗涤板上的通道进入其两侧与滤布形成的凹凸空间，穿过滤布、滤饼和滤框另一侧的滤布后排出。洗涤液的行程（包括滤饼和滤布）约为过滤终了时滤液行程的2倍，而流通面积却为其1/2，故洗涤速率约为过滤终了速率的1/4。洗涤终了，若有必要可引入压缩空气使滤饼脱湿后再折开过滤机卸出滤饼，结束一次过滤操作。然后清洗、整理、重新组装、准备下一次操作。洗涤操作洗涤液的行程（包括滤饼和滤布）约为过滤终了时滤液行程的2倍，而流通面积却为其1/2，故洗涤速率约为过滤终了速率的1/4（当洗液粘度与滤液相同时）。洗涤液洗出液框板框板洗涤板非洗涤板板非洗涤板横穿洗涤洗涤操作方式洗涤操作方式置换洗涤：当洗液粘度与滤液相同时，有过滤基本方程式可知：洗涤速率等于过滤终了速率。置换洗涤易造成洗液走短路，洗涤效果不好，为了提高洗涤效果，可采用横穿洗涤。洗涤液洗出液框板框板洗涤板非洗涤板板非洗涤板板和滤框可为铸铁、碳钢、不锈钢、塑料及木材等，聚乙烯和聚丙烯是目前较为广泛使用的材料。常用规格的板框厚度为25~60mm，边框长为0.2~2.0m，框数由生产所需定，由数个至上百个不等。操作压强一般在0.3~1.0Mpa之间。板框压滤机特点优点：结构简单紧凑，过滤面积大而占地省，可承受较高的压差。操作灵活，便于用耐腐蚀材料制造，所得滤饼水分含量少，又能充分洗涤。缺点：间歇式操作，装、折、清洗时间较长，劳动强度大，生产效率较低。适用于中小规模生产及有特殊要求的场合。(适合小批量间歇式生产，主要以半自动工作方式为主。)板框式压滤机主要用于含固量较多的悬浮液过滤。板框压滤机特点例：BMS50/810-25B：板框压滤机M：明流S：手动压紧50：过滤面积，m2810：框内边长，mm25：框厚，mm代号板框压滤机恒压过滤计算1.生产能力板框压滤机的操作循环过滤机单位时间所获得的滤液量，Q，m3/s过滤洗涤卸饼、清洗滤布，组装操作周期T=过滤时间τ

+洗涤时间τ

w+辅助时间τ

D

在一个操作周期内，过滤时间τ可根据过滤设备的条件及恒压过滤方程式计算：当操作情况及设备均一定时，Cl和C2为常数。辅助时间τD要视过滤机和过滤操作情况而定。板框压滤机恒压过滤计算滤饼的洗涤时间τw由于洗液中不含有固体颗粒，故洗涤过程不再有滤饼生成，洗涤速率（dV/dτ）w不变。洗涤方式置换洗涤横穿洗涤如果洗液与滤液粘度相同：置换洗涤：洗涤速率与过滤终了速率相同；横穿洗涤：洗涤速率是过滤终了速率的1/4。板框压滤机恒压过滤计算某板框过滤机有5个滤框，框的尺寸为63563525mm。过滤操作在20℃、恒定压差下进行，过滤常数K=4.2410-5m2/s，qe=0.0201m3/m2，滤饼体积与滤液体积之比υ=0.08m3/m3，滤饼不洗涤，卸渣、重整等辅助时间为10分钟。试求框全充满所需时间？假设滤饼不可压缩。例

以一个框为基准进行计算。框全充满时滤饼的体积为：滤液量过滤面积:解：再根据恒压过滤方程得：K=4.2410-5m2/s，qe=0.0201m3/m21、结构与工作原理由起过滤作用的滤叶和起密闭作用的筒体构成，操作为间歇式。滤叶有圆形和矩形等多种形式，由金属丝网组成的框架上覆以滤布构成，使用时可将多块平行排列的滤叶组装成一体插入箱体内。二、叶滤机（Leaffilter）加压叶滤机悬浮液被加压送入或借真空泵抽吸，滤液穿过滤布进入丝网构成的中空部分并汇集于下部总管流出，颗粒则沉积在滤布上形成滤饼，当滤饼达到一定厚度停止过滤。视悬浮液的性质和操作压强的大小，滤饼厚度通常在5~35mm之间。操作

过滤结束后，可通入洗涤液对滤饼进行洗涤，也可用振动或压缩空气及清水等反吹卸滤渣。优点：间歇过滤，单位地面所容纳的过滤面积大，洗涤充分，生产能力比压滤机大，机械化程度高，劳动力省，密闭过滤，操作环境较好。缺点：构造复杂，造价高，滤饼中粒度差别较大的颗粒可能分别积聚于不同的高度，使洗涤不均匀。置换洗涤：洗涤液的流通路径与过滤滤液流通路径相同，洗涤液的流通截面积与过滤滤液流通截面积相等；在洗涤液与滤液的性质接近的情况下，洗涤速率与过滤终了速率相等）。特点SYB系列水平叶片过滤机WYB系列卧式叶片过滤机三、转筒真空过滤机（Rotaryvacuumdrumfilter）1－转筒；2－滤饼；3－割刀；4－分配头5－吸走滤液的真空凹槽；6－吸走洗水的真空凹槽；7－通入压缩空气的凹槽；I－过滤区；II－洗涤脱水区；III－卸渣区1、结构与工作原理

转筒的多孔表面上覆盖滤布，内部分隔成互不相通的若干扇形过滤室。转动盘与机架上的固定盘紧密贴合构成分配头，转筒回转时各过滤室通过分配头依次与真空抽滤系统、洗水抽吸回收系统和压缩空气反吹系统相通。转筒真空过滤机转筒真空过滤机1-7：过滤

8-10：吸干

11：不工作12-13：洗涤

14：吸干

15：不工作

16：吹松

17：卸料

18：不工作流程：过滤、洗涤、吸干、吹松、卸渣过滤操作：转筒旋转一周，每一个扇形过滤室依次完成真空过滤、洗涤、脱水、吸干滤饼和压缩空气吹松、刮刀卸料、反吹清洗表面等全部操作，相应分为过滤区、洗涤脱水区、卸料区和表面再生区等几个不同的工作区域。转鼓真空过滤机转筒转速多在0.1～3r