化工单元操作任务三_过滤操作技术.ppt

任务三 过滤操作技术 任课教师：苏小莉 任务三 过滤操作技术 过滤的原理 过滤介质 过滤的基本理论 影响过滤的因素 过滤设备 一、过滤的原理 三、恒压过滤 恒压过滤基本方程： 已知：V＝10 ，A＝40 求过滤常数K， 助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，它能使滤饼疏松，吸附胶体，扩大过滤面积，滤速增大。 常用的助滤剂有硅藻土、纤维素、石棉粉、珍珠岩、白土、炭粒、淀粉等，其中最常用的是硅藻土。 助滤剂的使用方法有两种：一种是在过滤介质表面预涂助滤剂，另一种是直接加入发酵液，也可两种方法同时兼用。 助滤剂使用要点 ②根据过滤介质和过滤情况选择助滤剂品种 ②增大过滤的表面积 小结：分离设备的选择 一、气—固分离 降尘室：50 μm以上；用于含尘气体的预分离； 旋风分离器：5 μm以上；非粘性、非纤维状固体； 湿式除尘器：1μm以上；除粉尘，非水硬性固体； 袋滤器：0.1 μm以上；气体的净化或干粉的回收； 电除尘器：0.01μm以上；效率高，处理能力大； 二、液—固分离 1、获得固体产品： 增浓：沉降槽，旋液分离器，沉降离心机； 过滤：过滤离心机，板框压滤机； 2、澄清液体 普通要求：连续沉降槽、过滤机； 澄清要求高：深层过滤； 浸没度ψ ：转筒真空过滤机的转筒表面浸入滤浆中的分数 以转筒真空过滤机为例，转筒在任何时候总有一部分表面浸没在滤浆中进行过滤。 有效过滤时间t：某一瞬时开始进入滤浆中的转筒表面，经过过滤区，最后从滤浆中出来，这一段时间为该表面旋转一周的有效过滤时间。 3 连续过滤机的生产能力 由于转筒式真空过滤机为恒压操作，则有 转鼓每转一周得到的滤液体积为： (V+Ve)2=KA2(t+te) 过滤时间t 为: 假设转鼓转速为n r/min，则转一周的时间为: T=60/n 按每小时计的滤液生产能力为： 若忽略滤布阻力，则te=0、Ve=0，则上式简化为： 注意：提高转速可增加生产能力，但若转速太高，则每周期中过滤时间减至很短，滤饼层很薄，难于卸除，也不利于洗涤，而且功率消耗大，反而不经济。合适的转速需由实验确定，以得到合适厚度的滤饼，使成本最低。 例：以某板框式压滤机在恒压条件下过滤含硅藻土的悬浮夜。过滤机的滤框尺寸为810×810×25(mm)，共有37个框。已测出过滤常数K=10-4m2/s，qe=0.01m3/m2，?e=1s。若已知单位面积上通过的滤液量为0.15m3/m2，所用洗水量为滤液量的1/5。求： 1) 过滤面积和滤框内的总容量； 2) 过滤所需的时间； 3) 洗涤时间； 4) 生产能力q(td=15min)。 解：1) 过滤面积 A=2LBZ=2×0.81×0.81×37=48.6m2 滤框总容积 Vz=LB?Z=0.81×0.81×0.025×37=0.607m3 2) 过滤时间 3) 洗涤时间 4) 生产能力 (q+qe )2=K(?+?e) (0.15+0.01)2=10-4(?+1) t=255s tw = 8(q+qe)qw/5K =8×(0.15+0.01)×0.15/(5×10-4)=348s 例：用转鼓真空过滤机过滤某种悬浮液，料浆处理量为20m3/h。已知每得1m3滤液可得滤饼0.04m3，要求转筒的浸没度为0.35，过滤表面上滤饼厚度不低于5mm。现测得过滤常数为K=8×10-4m2/s，qe=0.01m3/m2。试求过滤机的过滤面积和转筒的转速。 解：以1min为基准，v=0.04, ?=0.35 滤饼体积 0.321×0.04=0.01284 m3/min 将n及t 代入上式，得： A=2.771m2 n = 0.927 r/min 对于一定的悬浮液，若μ、r′及v可视为常数，令 (V+Ve )dV=kA2p1-sdt 式中：k —— 表征过滤物料特性的常数，m4/（N?s）。 过滤基本方程可写成： 恒压过滤方程式的推导 积分条件 t=0, V=0; t=t,V=V (1)和(2)式都称为恒压过滤方程式。 令K=2kp1-s V 2 +2Ve V=KA2t （1） 又令 q=V/A，qe=Ve/A q 2 +2qqe =Kt (2) V2=KA2t 若忽略过滤介质阻力，Ve=0 若维持过滤速率恒定，这样的过滤操作方式称为恒速过滤。 若介质阻力可忽略，则：