化工单元操作--过滤.ppt

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1、过滤3过滤混合物均相混合物：所需分离的物质在同一相中，不能用机械的方法分离；非均相混合物：具有一个以上的相，可以用机械的方法分离。相界面两侧的物质性质不同。固体——固体：固体混合物固体——液体：悬浮液固体——气体：含尘气体液体——气体：含雾气体液体——液体：乳浊液非均相混合物3.1过滤（Filteration）3.1.1概述过滤是在外力作用下，利用过滤介质使悬浮液中的液体通过，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的一种单元操作。过滤介质具有多孔结构，可以截留固体物质，而让液体通过；我们把待过滤的悬浮液成为滤浆（Slurry），而过

2、滤后分离出的固体称为滤渣或滤饼（Filtercake），通过过滤介质的液体称为滤液（Filtrate）。（1）过滤介质（Filtermedium）：过滤介质应具有以下特性：多孔性，足够的机械强度，尽可能小的流动阻力，耐腐蚀性，耐热性，易于再生。工业上常见的过滤介质：织物介质、堆积介质、多孔固体介质、多孔膜。3.1.1概述（2）过滤分类：深层过滤（Deepbedfilteration）滤饼过滤（Cakefilteration）过滤介质悬浮液深层过滤悬浮液滤饼过滤介质滤液滤饼过滤（3）过滤推动力：重力（漏斗过滤）、压力（加压过滤）或真空（抽

3、滤）、离心力（离心过滤）。（4）滤饼的可压缩性（5）助滤剂助滤剂本身就是一性能良好的过滤介质，是一种坚硬、不规则的小颗粒，它能形成结构疏松、空隙率大、不可压缩的滤饼，很大程度改善过滤难度。助滤剂使用方法主要有两种：混合、预涂。3.1.1概述3.1.2过滤设备过滤设备按生产压差的方式不同分成两大类:①压滤和吸滤如叶滤机、板框压滤机，回转真空过滤机等；②离心过滤如各种间歇卸渣和连卸渣离心机。3.1.2过滤设备（1）板框压滤机（Plate-and-frametypefilterpress）①结构与工作原理3.1.2过滤设备3.1.2过滤设备②

4、流程装合、过滤、洗涤、卸渣、整理，1232123212321……3.1.2过滤设备③特点优点：结构简单，过滤面积大（100×100mm~1500×1500mm）而占地省，过滤压力高（可达1.5MPa），操作灵活，便于用耐腐蚀材料制造，所得滤饼水分含量少，又能充分地洗涤。缺点：间歇过滤，劳动强度大，适用于中小规模的生产及有特殊要求的场合。横穿洗涤（洗涤液的流通路径是过滤滤液流通路径的两倍，洗涤液的流通截面积为过滤滤液流通截面积的一半；故洗涤速率为过滤终了速率的四分之一）。3.1.2过滤设备（2）叶滤机（Leaffilter）①结构与工作原

5、理：3.1.2过滤设备②流程装合、过滤、洗涤、卸渣、整理③特点优点：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；洗涤速率与过滤终了速率相等）。（3）转筒真空过滤机（Rotaryvacuumdrumfilter）①结构与工作原理：3.1.2过滤设备3.1.2过滤设备3.1.2过滤设备②流程

6、过滤、洗涤、吸干、吹松、卸渣③特点优点：操作连续、自动缺点：设备体积庞大，过滤面积相对较小，过滤、洗涤推动力小，洗涤不充分，适用于处理量大而容易过滤的悬浮液分离。洗涤方式为置换洗涤。3.1.3过滤基本理论3.1.3.1滤饼层特性（1）滤饼层空隙率ε空隙率反映了滤饼层中固体颗粒的堆积密度；ε↓，颗粒堆积紧密，同样流量下，阻力↑；ε↑，颗粒堆积疏松，同样流量下，阻力↓。3.1.3过滤基本理论（2）滤饼自由截面积分率A0DdL将滤饼层转化为如图所示的圆环柱，根据空隙率和自由截面积分率的定义，有：3.1.3过滤基本理论（3）滤饼比表面积aB和颗

7、粒比表面积S03.1.3过滤基本理论3.1.3.2滤液通过滤饼层的流动流动阻力可用哈根—泊谡叶方程表示：式中l'——滤饼孔道的平均长度，m；u'——为滤饼孔道中滤液的流速，m/s；de——为孔道的当量直径，m。3.1.3过滤基本理论将以上关系代入哈根—泊谡叶方程：滤饼两侧的压力差滤饼的比阻（LewisSpecificfiltrationresistance）3.1.3过滤基本理论滤饼的空隙率↓，r↑，所以对可压缩滤饼推动力不同时，比阻也不同；由于滤液流过滤饼而对滤饼中的颗粒产生向前的压缩力（压紧力），使得滤饼表面空隙率较大，而内部的空隙

8、率较小，阻力较大；因此空隙率、比阻不仅与过滤推动力有关，还与滤饼层的位置有关，它们在滤饼中的不同位置分布是不均匀的。且上式过滤速率只考虑了滤饼的过滤阻力，还未考虑过滤介质的过滤阻力。3.1.3过滤基本理论3