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当前我国工业生产上的固液分离技术的概况

日期:2018/9/16浏览:65次

当前我国工业生产上的固液分离技术的概况:

现今世界工业生产上出现品种繁多,性能各异的固液分离技术与装置,国外有的,我国基本上都有。对于容易过滤的物料,即固体颗粒大于10μm,颗粒是刚性,不易变形,无粘性,现有的大多数分离技术与装置基本都可使用;但对于难过滤物料,即固体颗粒小于10μm,颗粒非刚性,易变形,粘性比较大,现有的大多数分离技术与装置均难以有效解决,基本上都收率较低,能耗与物耗高,劳动强度大,劳动保护差,环境污染严重。

目前,工业生产上液固分离技术与装置中,真正节能又减排的很少,即使有,其应用范围也很窄,能广泛应用的更少。大多既不节能亦不减排。有一些先进的液固分离技术,减排性能很突出,但能耗与成本很高,成为减排不节能,成本又很高的技术。

1 重力沉降分离:这是最简易的分离技术。尽管重力沉降技术中已进行相当多改进,如絮凝,斜板(或斜管),浓密机等等,其核心原理仍是重力沉降,虽简单易行,但小于1μm的微粒几乎无法分离,即使15μm的微粒也很难高效分离。分离效率低是这一古老原始技术的致命弱点,如用于处理量不多的液体,选用沉降桶也许是可供选用的方案,因为成本低;但如用于处理规模很大的液体,建筑大型的占地面积大的沉淀池,其投资成本并不低,再由于分离效率差,该回收没有回收,不该排放都排放,肯定会大量增加环保成本。

2 循环过滤:目前绝大部份的液固过滤装置如板框压滤机与厢式压滤机等,都是选用经纬编制的滤布与滤网。如用于过滤大于10μm的微粒,分离效率很高,但用于小于10μm的微粒,分离效果很差,穿漏很严重,只能依靠循环过滤,反复循环,有的甚至长达2小时以上,才能使滤液澄清,才达到工艺要求。过滤起动后,如进行12分钟循环,对许多物料是可允许的,这可防止过滤机的滤液出口的管道内可能存在的残留的微粒对滤液的污染,但长达2小时的循环,这会显著浪费能耗。如一大型企业,每小时平均滤液量为900m3,过滤压差为0.2MPa,每天不得已累计循环6小时,其每年要浪费电量达12万度。

3 多级过滤:多级过滤一直用于对产品的质量极为严格的药品、饮料、微电子等产品的生产。逐级增加精度的多级过滤就是增加多道严密防线,可高效防止个别微粒漏网而影响最终产品质量。现在国内许多企业把这一方法推广到含固量很多的料浆的液固滤饼过滤。先把物料中粗的与次粗的逐级过滤出去,剩下很少量极细的微粒,最后用一级精度很高的滤材进行分离。许多人都以为这方法既保证滤液质量与澄明度,又可以用最少的过滤面积处理含固量很多的大体积的料浆,几乎这样的处理很巧妙。但如用滤饼过滤的理论进行分析,这样的处理方法往往适得其反,不仅不会减少过滤面积,反增大过滤面积,增大能耗。现用一事例说明该方法不可取。某一粉体,其“平均体积粒径”为1.5μm,如只用一次过滤,其平均滤速为0.4m/h,如改为二级过滤,第一级将料液中固体过滤了99%,剩下1%另由过滤精度更高的第二级进行过滤,但第二级所过滤的剩余粉体其“平均体积粒径”减至0.3μm,已非常细,虽然要过滤固体重量只有1%,但其平均滤速只有0.026m/h,而要过滤的液体量却与第一级的几乎一样,要完成第二级的过滤任务,所需的过滤面积比不分级的一次过滤要大15.4倍,能耗与物耗大幅增大。这样的多级过滤完全得不偿失。

4 真空过滤:真空过滤是工业生产上应用很普遍的过滤方法,尤其连续式过滤,采用加压过滤很少,绝大多数连续式过滤为真空过滤,因为真空连续机的结构最简单。对大于10μm的易滤物料,如果不考虑敞口的真空过滤对环境的污染与环境对被过滤的固体产品的污染,绝大多数人喜欢真空连续过滤。但很少有人考虑,真空过滤的能耗比加压过滤大得多。加压过滤只需一项能耗,即液固分离,滤饼洗涤与压干,而真空过滤除了液固分离,滤饼洗涤与压干这一项外还需另外二项。一项是将盛滤液的真空容器从大气状态抽空至真空过滤所需的真空度的能耗,另一项是将与滤液等体积的真空容器内的空气抽吸并压缩至稍大于大气压并排到大气中所需的能耗。由于抽真空时气体压缩比较大,如果真空过滤时的真空度为0.007MPa,其压缩比要达15,这样大的压缩比所消耗的功率必然较大。一般第一项能耗只占真空过滤总能耗的1/4左右,另二项能耗约占3/4。如果全国的真空过滤的每年能耗为10亿度电,其中只有2.5亿度为有效能耗,另外7.5亿度电为无效能耗。这就是真空过滤比加压过滤的能耗大得多的原因。

5 错流过滤:错流过滤目前在国内外的应用已愈来愈多。该方法原来大量用于无固体颗粒的超滤,纳滤与反渗透等均相分离。现在许多人将其扩大到固体颗粒非常细的非均相物料的增稠过滤。极细颗粒组成的滤饼层的比阻非常大,进行滤饼过滤时,其过滤的平均滤速非常慢。如要提高滤速,唯一的办法是过滤时应无滤饼层,于是均相分离时防止浓差极化的错流方法被借用到过滤极细微粒的非均相过滤。错流方法是在滤材表面产生高速料浆流动,能及时将已形成的滤饼层冲刷掉,减少了滤饼层厚度,也就减少了过滤阻力,增加了滤速,因而减少了能耗,但料浆的高速流动又明显增加能耗。由于料浆中固体颗粒有一定浓度,两滤材之间的空隙不可能非常小,以致料浆高速流动的能耗相当高。特举一例:一台过滤面积为50m2的陶瓷膜管式过滤器,每小时过滤滤液量为50m3,过滤压差为0.1MPa,其过滤本身能耗只有1.7kw。由于采用错流过滤,其保持错流的循环能耗却非常大。错流过滤的循环电耗超出过滤本身电耗20倍以上。陶瓷膜是一种过滤效率极高的最新型过滤技术,其减排效果极为优越,但用错流方法其能耗实在太大。

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