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蒸汽洗涤主要应用于处理小粒径产品滤袋

发布时间:2021-01-17

  BHS加压转鼓过滤机的系列机型不但使用性能优异,而且对保养维护的要求很低.在BHS原有技术的基础上,BHS加压转鼓过滤机在高温和高压过滤条件下高生产效率的应用方面得到了进一步的发展.

  图1  分离隔板与部分机架和转鼓的截面图。分离隔板由两部分组成:由弹性体制成的四边形密封框架以及由耐磨塑料制成的承载部件。分离隔板将机架的独立腔室密闭,袋式过滤器同时与单元室间的挡板紧密接触。图中还显示了安装在单元室底部的过滤插件。

  BHS加压转鼓过滤机的系列机型不但使用性能优异,而且对保养维护的要求很低。在BHS原有技术的基础上,BHS加压转鼓过滤机在高温和高压过滤条件下高生产效率的应用方面得到了进一步的发展。同时,一种操作与维护极为方便的机型——“自控加压过滤机”正广泛应用于工业生产。本文从设备构造、工艺技术及其优点三个方面对BHS加压转鼓过滤机进行分析描述,并举例说明客户使用新设备的经验,同时提供了机器的性能参数。

  在19世纪50年代初期,Fest博士向专利局注册登记了一种连续式运转的转鼓过滤机,该机器在加压或负压状态下操作运行。以此为基础,形成了BHS加压转鼓过滤机的专利技术。随后,约900台机器被广泛应用于世界各地,其中有不少至今已运行了几十年。

  该发明的新颖之处在于过滤转鼓的单元室构造——转鼓在其圆周面上被分隔成一系列同等大小、类似于漏斗的单元室。相邻的单元室用条形挡板和接合环分隔。在每个单元室底部平行于转鼓横切面的位置,都安装有一块过滤插件。过滤插件上方覆盖一层过滤网(织物或金属材质),下方则与滤液排放系统紧密连接。单元室内滤网的上层空间是滤饼的堆积场所,其高度可通过调整过滤插件的位置来调节。转鼓连续地旋转于一个圆柱体形的机架内,柱体是由内外两层构成的环形夹层结构,由密封套或类似材料在两端密封联结而成。

  BHS加压转鼓过滤机的特征之一是:在柱体壁上安装有一系列平行于转轴的分离隔板,将柱体夹层空间分隔成一个个密闭的独立腔室,滤袋悬浮液、洗涤液和干燥气体分别通过不同的独立腔室进入单元室内操作。

  图2 应用实例——分四步进行的、含逆流反洗的过滤操作。步:通过物料泵直接输入悬浮液,排出滤液。第二步:输入来自下一级洗涤工序的洗涤滤液,排出高浓度的洗涤滤液。第三步:输入纯净的洗涤液,排出轻度污染的洗涤滤液,供给上一级洗涤用。第四步:利用压缩气体进行干燥。吹出的洗涤液成分经冷凝后输入到级洗涤工序使用,排出的气体进入洗气装置处理。

  BHS加压转鼓过滤机各步骤的工艺控制非常简单容易。在可调泵压的作用下,悬浮液在滤网上方被挤压,滤液穿过滤网进入滤液排放系统,截留的固体物质堆积于滤网上方形成滤饼。转鼓的旋转速度决定了过滤时间。悬浮液的进料压力、转鼓的旋转速度和滤饼的预设高度三者,在过滤单元室完全充满固体物质时达到平衡。

  在各独立腔室内采用不同的压力操作是BHS加压转鼓过滤机的一大优势。工艺处理涉及到的所有流体(例如悬浮液、洗涤液)的流动均可通过不同的泵压来实现,而无需任何的气压作用。实际操作中,要过滤的悬浮液常常只经过一个泵(很少采用压力转换)实现进料。而洗涤液是通过一个单独的泵或经由压力转换调整到合适的压力,连续地打入洗涤腔以及该区域内的单元室。分离隔板阻挡了各级洗涤液的交叉窜流。袋式过滤器因为泵压进料的作用,BHS加压转鼓过滤机有效地避免了滤饼中裂缝的形成;而使用别的过滤机,在临界转换点例如从过滤到洗涤的转变时,滤饼中可能生成裂缝,从而给工艺处理带来额外的问题。

  在BHS加压转鼓过滤机中,所有腔室(含单元室)均可在大气压至机器的设计压力间正常运行。这就是说,针对过滤压力、洗涤压力和干燥压力而言,比如说4bar,无需额外增加压力栓也可在大气压下正常卸料。袋式过滤器卸料是通过压缩空气从滤网背面反吹实现,必要时还可增加一副刮板,将滤饼从单元室中刮出。从而无论何种固体物质,过滤机都可对其实现卸料。卸料是连续式的,卸下的产品呈小碎块状。

  图3  滤饼的卸料装配有弹簧的刮刀遭遇单元室间挡板时会自动地弹出单元室,进入下一个单元室。从图中还可看到,在刮刀下面的冲洗区域有一个冲洗滤布的喷水头。

  BHS加压转鼓过滤机主要应用于连续式生产,间歇式生产也可采用。悬浮液中固体物质的浓度应该在10g/l 以上,可至流动态的极限浓度。对于粒径为3μm的物质,过滤机能够轻松处理,粒径不可小于1μm 。单位重量滤饼的阻压强应在1.0×1013~1.0×1015 1/m2之间。经验法则是:在3bar的压力下,在10~100s之间生成厚度为10mm的滤饼。滤饼的通常厚度为3~25mm,可达165mm。BHS加压转鼓过滤机的其他应用领域包括溶剂、热的悬浮液以及需在密闭、压力为3bar条件下处理的有毒物质。

  为了适应市场日益发展的需要,BHS加压转鼓过滤机在技术和性能上不断地改进和发展。其工作压力可达6bar,可与当今离心泵可达的输出压力基本匹配。更高的工作压力带来了更高的生产效率,也使得滤饼的厚度可以高达165mm。根据工艺的需要,BHS加压转鼓过滤机的工作温度可以高达200℃。多达5级的滤饼洗涤也能实现。在上述操作条件下,过滤机的转速为2rpm。

  图4  型号为K6的自控加压过滤机实物图,其过滤面积为1m2,机架被打开。

  现代新材料的使用促进了BHS加压转鼓过滤机性能的提高,例如在机架中采用无需润滑的填料绳,采用PEEK(聚醚醚酮)作内部密封材料等。不需维护的滚柱支架和直接耦合的中心驱动减少了维护保养的需要,也减少了转鼓和机架的径向形变,同时提高了机架的密封性能。过滤机的结构设计,包括因机械负荷和热负荷而导致的复杂形变采用有限元素分析法(FEA)做了研究检查。改进后的机器减小了机械公差,热形变和机械形变在不同的材料中达到平衡。在自控加压过滤机中,清洗过滤机的能力得到显著提高。这种机型综合了上述所有改进,而且增加了可移动的机架设计,该设计需经过全面的FEA计算。机架的移动可使人自由地接触机架内部和转鼓,这对维护机器、清理机器和迅速更换产品而言是个很大的改进。

  在BHS加压转鼓过滤机中,热的悬浮液和洗涤液产生的热负荷通常很高。实践中,蒸汽作为洗涤介质已有几十年的历史。就BHS加压转鼓过滤机而言,当过热蒸汽进入到洗涤区域时,将在滤饼表面和内部冷凝,产生的冷凝液几乎处在沸点温度,从而对滤饼实施十分强烈的洗涤作用,该热量对随后的干燥过程也有促进作用,该物理过程及其在滤饼中产生的效应已由Burton在1962年做了论述。BHS加压转鼓过滤机使用者的实践经验也对蒸汽作为洗涤介质在过滤机中的应用起了促进作用。在BHS加压转鼓过滤机中,蒸汽洗涤主要应用于处理小粒径产品。如果不采用蒸汽洗涤,小粒径产品生成的滤饼可能因为较差的输送性能而在处理过程中产生问题。

  采用蒸汽除湿的技术早在1930年就被发明并投入使用。不过至今有关它反馈服务编码P5011的术语名称尚未明确和统一,有的人可能说蒸汽脱水,有些人则可能说蒸汽除湿,或者是蒸汽干燥等等。毕竟,一个人可以因为完全不同的理由采用蒸汽处理衣物或食物。至于在过滤机中,汽蒸主要是指以下两方面:除去固体物中的残余组份,滤袋或者是限度地除去滤饼中的液体成分。此外,汽蒸还有其它用途,例如避免滤饼产生裂缝。

  Burton的论述使得人们对蒸汽脱湿的好处有了一定的了解。在其关于煤泥脱水的论述中,煤泥采用普通的方法处理含水量为18%,即在1吨干燥的煤泥中含有220kg的水份。采用汽蒸,可以继续脱除其中的97kg水份;随后的蒸发处理,又可脱去其中的38kg水份。后,总共135kg的水份被脱除,煤泥的含水量降为7.8%,即1吨无水煤泥中含有85kg水份。蒸汽的用量取决于产品的性能以及不采用汽蒸时产品能够达到的含水量。实际应用经验表明,每除去1kg的水多需要2kg的蒸汽。型号的BHS加压转鼓过滤机的一些应用领域包括芳香酸、药物、塑料及其预固化、油漆及其树脂的预固化、食品、染料、颜料和纤维素衍生物等领域。

  由于无需庞大的真空系统,BHS加压转鼓过滤机的占地面积比真空转鼓过滤机要小很多,节约了空间成本。滤袋

  BHS加压转鼓过滤机的滤布更换可以在每个独立的过滤单元内进行,无须整体更换滤布。而真空转鼓过滤机的滤布必须整体更换。

  在国内,目前已有几十台BHS加压转鼓过滤机在使用,著名用户有华北制药集团,山西威奇达药业,福州抗生素集团,陕西惠安化工集团,四川泸州化工集团,山西芮城福斯特化工,厦门翔鹭石化等等,用于生产的产品包括抗生素、头孢、纤维素、双酚A、催化剂、PPE、HDPE、LDPE、PTA等。

  中资实业有限及其下属的中怡机械设备有限为专业的进口设备及技术软件代理商,自八十年代中期进入中国市场以来,业务已涉及制药、化工和食品等行业,并在香港、、北京等地设有及分。
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