固液分離技術的新進展及設備選型
行業(yè)動態(tài)
1 前言
固液分離技術廣泛應用于各個行業(yè)。過濾分離設備的水平和質(zhì)量優(yōu)劣直接影響著許多生產(chǎn)過程實現(xiàn)連續(xù)化的可能性，并對工藝過程的先進性、產(chǎn)品的質(zhì)量、能耗和環(huán)境保護等經(jīng)濟效益與社會效益都受到不同程度的影響。固液分離的重要性近些年逐漸體現(xiàn)出來，人們認識到它與資源、能源的有效利用以及環(huán)境問題之間的重要關系。因而在理論上和技術上都做了大量的研究工作，并取得了可喜的成果。
2 傳統(tǒng)的過濾技術
傳統(tǒng)的過濾機理是建立在濾漿垂直于過濾介質(zhì)的表面流動，固體被介質(zhì)截留，逐漸形成濾餅，過濾真正發(fā)揮作用的是濾餅層而不是過濾介質(zhì)，隨著過濾的持續(xù)進行和濾餅層的增厚，過濾速度明顯減小，直至濾液停止流出。在過濾難過濾物料時，過濾介質(zhì)的孔隙會很快發(fā)生堵塞，增厚的濾餅逐漸密實，導致過濾速度急劇降低，對此類物料進行濾餅過濾時，必須使用絮凝劑或助濾劑。傳統(tǒng)的過濾技術雖然對我國的工業(yè)發(fā)展起過非常重要的作用，但時代的發(fā)展卻要求有更為先進，更為精確的固液分離技術應用于現(xiàn)代制藥化工企業(yè)中，為此人們提出了與傳統(tǒng)餅層過濾完全不同的錯流和動態(tài)過濾機理。
3 過濾技術的發(fā)展
錯流過濾是濾漿平行于過濾介質(zhì)流動同時進行過濾。二者的流動方向相互垂直交錯，濾漿的快速流動，對堆積在介質(zhì)上的顆粒起到了剪切掃流的作用，從而抑制了濾餅的增厚，過濾速度恒定。
動態(tài)過濾是料漿在壓力、離心力及其他外力作用下，與過濾介質(zhì)成平行或旋轉(zhuǎn)的剪切運動，在運動著進行過濾，過濾介質(zhì)上不存或只積存少量的濾餅，基本上擺脫了濾餅的束縛。
4 選型的方法
4.1 明確分離任務
要對分離問題的性質(zhì)進行細微和全面的了解和分析，尤其當分離操作是新的工藝流程中的一環(huán)時更應如此，另外，要使分離設備能有效的工作，還須使其與流程中一系列的設備和工藝相互協(xié)調(diào)配合。
4.2 確定分離過程條件
4.2.1 處理量的大小。對于大處理量應選用連續(xù)式過濾設備、處理量小的可選間歇設備或小型設備。
4.2.2 處理目的。過濾分離的產(chǎn)品是固相還是液相，或者兩者都需要。產(chǎn)品是固相時，就應選用能達到滿意含濕率的設備。產(chǎn)品是液相時要考慮其中的含固量和飽和度，不要達到飽和度，以免結晶析出堵塞濾布和管道。
4.2.3 固相的洗滌和脫水。為了提高固相產(chǎn)品的純度和液相產(chǎn)品的回收率，必須洗滌濾餅（置換或再漿）。
4.2.4 濾餅的壓縮性。濾餅的可壓縮性是影響平均空隙率和過濾速度的重要因素。所謂物料的壓縮性是指在過濾壓差小于5×105Pa范圍內(nèi)濾餅的特性，大多數(shù)物料的濾餅空隙率為（0.5～0.9）m3/m3，壓縮后空隙率下降（0.1～0.2）m3/m3。對于比阻與壓力無關的非壓縮性濾餅，應選用加壓過濾機，相反對于可壓縮的濾餅，比阻和壓力成正比，可選用真空過濾設備，或選用可進行薄層過濾的加壓設備。
4.2.5 濾餅的剝離，根據(jù)濾餅本身的特性可選用卸料的方法有：沖洗卸料、振動卸料、反吹卸料、濾葉移動型卸料、離心卸料等。
4.3 充分了解料漿的過濾特性
4.3.1 重力過濾和離心沉降等固液分離操作，都是利用固液兩相的密度來實現(xiàn)的。值得注意的是，溫度會影響液體的密度，固體的溶解量變化也能改變液體的密度。
4.3.2 液體的黏度對固液分離過程影響頗大。通過提高溫度，可降低液體的黏度，從而提高過濾速度，降低濾餅中的含液量。此外，摻入可與之混合的低黏度液體也能降低黏度。
4.3.3 液體潤濕固體表明的難易程度取決于其表面張力，這些固體可以是分散性的固體顆粒，也可以是濾布、濾網(wǎng)或其他過濾介質(zhì)。顯然，難潤濕的過濾介質(zhì)會阻礙過濾。
4.3.4 液體的揮發(fā)性越大，采用真空過濾機的可能性越小，因為濾液很可能揮發(fā)成蒸汽進入真空泵，并在真空泵里被壓縮而重新液化，這既影響了真空度，也會造成有價值溶劑的損失。液體的沸點是液體揮發(fā)性的判斷依據(jù)，一般液體的沸點均列在化工手冊中，但某些溶液的沸點是隨其液體成分的組成或濃度而改變的。
5 現(xiàn)在過濾設備簡介
5.1 多功能立式翻轉(zhuǎn)過濾器
該設備集過濾、洗滌、干燥、混合、濃縮、反應、結晶等多功能于一體，使多個單元操作在同一設備內(nèi)完成。不涉及物料的轉(zhuǎn)移，密閉操作，特別適用于處理易燃易爆、有毒或劇毒的危險產(chǎn)品、貴重產(chǎn)品以及不允許有污染的食品、生物制品和藥品等。由于設備容器本身旋轉(zhuǎn)，因而在沒有攪拌漿的情況下可實現(xiàn)對物料的翻轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)干燥和混合的目的；也可以根據(jù)工藝條件增加攪拌裝置，來進一步提高出料、干燥、混合和過濾的工作效率，根據(jù)不同的過濾介質(zhì)和翻轉(zhuǎn)形式分濾板式翻轉(zhuǎn)過濾器、濾袋式翻轉(zhuǎn)過濾器、濾芯式翻轉(zhuǎn)過濾器等。
5.2 自動干濕出料過濾機和連續(xù)增稠過濾機
自動出料過濾機是一個全密閉的過濾系統(tǒng)，該系統(tǒng)集過濾、濾餅洗滌、濾餅干燥、定時在線清洗過濾機管道四種功能于一體。對自動干濕過濾稍加改動可進行連續(xù)或半連續(xù)的增稠過濾，半連續(xù)過濾是短時間進料，在此期間進行反沖，然后排出濃縮液體；連續(xù)增稠是連續(xù)進料，而過濾元件按順序進行反吹，濾餅掉到下出口排出，在整個過濾過程中總有一組過濾元件進行反吹，進行卸料，其他過濾元件進行過濾，一直保證過濾的進行。
5.3 盤式離心過濾機
過濾盤片裝在垂直的空心軸上，在過濾的過程中，濾餅堆積在濾盤上，過濾后的清液通過空心軸流出，濾餅利用電機帶動的離心力排出罐外。過濾、洗滌、干燥、出渣及過濾介質(zhì)的再生全過程都在全封閉的容器內(nèi)進行。特別適合于有毒、易燃易爆和高溫的場合。
5.4 旋轉(zhuǎn)壓濾機
該機分圓筒形外殼（螺旋螺距逐漸減?。┖蛨A錐形外殼（螺旋直徑逐漸減小）兩類，其過濾、壓榨和篩分運輸全由一個安裝在多孔殼內(nèi)的螺旋完成，因螺旋和機殼間不等距，物料被擠壓，有效體積不斷收縮。清液不斷被擠壓出去，同時濾餅被自動排出，必要時可在卸料端安裝一噴嘴，噴入高壓氣體進行再次吹干。
5.5 臥螺離心機
由離心力和磁力復合作用，轉(zhuǎn)鼓上裝有使懸浮液磁性粒子受到吸引力的磁性裝置，用少量順磁物質(zhì)做磁種，在強磁場中可發(fā)生異相凝聚且棉絮團具有順磁性，在高梯度磁場中可被分離出來。磁性粒子受重力和磁力復合作用，加速沉降在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，固相由螺旋輸送到排渣口，從而使固液分離，特別用于含極細磁性粒子的分離。
