動態過濾技術研究及分析

2022/04/29 分類:技術文獻 727

概述

動態過濾是以液體壓力和離心力為固液分離的推動力，料漿在過濾過程中始終與過濾介質平行流動，濾液穿過過濾介質時，在過濾介質上不積存或僅積有薄層濾餅的動態薄層濾餅或無濾餅層的過濾。而薄層濾餅或無濾餅層主要是由高速剪切流動的流體所產生剪切力抑制了濾餅層的增長所造成。采用動態過濾原理的旋葉壓濾機是一種新型的過濾設備，國內外對在濾室內流體流動的機理進行了大量的研究。因為流體流動的切向速度直接影響到抑止濾餅的剪切力和過濾速率的大小，所以對流體切向速度進行了很多分析研究。

日本學者Shirato1986年首先對沒有過濾過程、沒有流體流入條件下的封閉濾室內流體切向速度在層流狀態時進行了研究；

1991年Yamaznki等人又假設了上述相同條件下湍流狀態時流體切向速度的表達式，并分別采用符合冪函數規律的牛頓型流體和非牛頓型流體進行了實驗研究團。隨著對旋葉壓濾機研究的深人，注重對與實際工況相似的旋葉壓濾機內部動態規律進行研究。我國臺灣大學學者盧維明1988年在有單面過濾、有流量條件下，對層流狀態(雷諾數Re<104)濾室內的流體研究了過濾作用與流體的流速、剪應力和過濾速率的關系。

天津大學從80年代以來，也對旋葉壓濾機濾室內的流體流動規律進行了大量的實驗研究，并模擬了實際工作條件下的雙面過濾，得到了一些實驗結論。但研究仍然是在理論上進行了一定的假設和簡化，實驗與測試方法比較簡單，難以達到較高的測試精度。國內外學者對動態旋葉壓濾機濾室內流體的流動進行了大量的研究，但由于濾室內結構及流動狀態比較復雜，在理論上只進行了層流的初步探討，所做的簡化及實驗條件大都與實際工作條件有較大的差別，無法真實描述流體的流動狀況。而動態旋葉壓濾機不同于傳統過濾裝置的主要特點是它可使濾室內的流體平行于過濾介質流動，高速剪切流產生的剪切力抑制濾餅的增長，從而降低過濾阻力，提高過濾速率。因此，經過實際的工業應用實驗，用適當的方法分析整個濾室內流動狀況，控制濾餅厚度，計算出過濾流量，具有很大的工程應用價值。

實驗流程及裝置過濾機的實驗流程

此流程是根據華曙制藥廠生產工藝設計的，過濾系統能夠在壓濾機內同步完成物料過濾和兩種低單位液體洗滌濾餅過濾，綜合了兩步生產流程。系統的核心為動態旋葉壓濾機，其過濾部分結構，葉輪與五層金屬過濾面的間距為5mm，葉輪直徑是為500mm，濾板直徑@600mm，裝有7個葉輪和6塊雙面濾板。通過變頻調節，實驗機在不同的轉速下工作，控制進料泵的閥門調節進口壓力和洗滌液進口壓力，達到物料壓力和流量平衡。實驗物料分別為土霉素稀釋液和結晶液，過濾稀釋液時，濾速很快，兩小時內的平均濾速達到了0.27m3／m2~h，為普通板框壓濾機的7倍；濾液的品質好于板框壓濾機，透光度高達92，不需要進行脫色工藝就可以直接進行結晶，普通板框壓濾機濾液透光度僅為82～85。壓濾機在過濾超粘的染菌濾液物料狀態下能工作，但過濾速率只能達到0.103m3／m2·h，此時板框壓濾機不能過濾。過濾機在進口壓力為0.2～0.4MPa工作情況良好，過高的壓力會導致濾餅壓實，濾速下降，甚至會將濾板壓壞。過濾結晶液時壓濾機濾速平穩，進口壓力保持在0.25～0.32MPa之間時，平均濾速為0.23m3hnh，濃縮結晶物含水率穩定，干度為50％，低于吊袋離心過濾機。實驗情況說明動態過濾機具有很好的過濾性能，表現在濾液品質高，濾餅控制方便和過濾速度快等方面。

動態過濾技術理論

動態旋葉壓濾機主要采用了動態濾餅和十字流過濾技術。濾液經過過濾介質表面形成薄濾餅層，在葉輪不斷的轉動下，濾餅得到抑止和削減來保持過濾的穩定。同時濾餅層不在過濾介質表面停留，而是不斷向濾板邊緣運動，再沿軸向轉移到最后的排放口，實現了動態濾餅層的厚度抑止和濾渣流動。

動態過濾機發展前景

根據對過濾與分離機械行業現狀發展趨勢的相關報道，國內在技術領域的研究和國外大體相當，重點產品整機性能已經接近發達國家20世紀90年代初水平，近年來，在產品設計上采用計算機輔助分析和設計，制造中采用了新的技術大大提高了產品的質量。動態過濾技術在三大化工(石油、天然氣、煤)、醫藥、環保等行業大有用武之地，動態過濾技術在開發石油化工行業使用的大型壓力離心機和城市污水處理急需的大型壓濾機上的應用具有大的優勢。