板框压滤机的选择和操作参数的确定

化原

过滤与分离　1998年第1期 19

板框压滤机的选择和操作参数的确定

于　明

　　　　摘　要　研究了板框压滤机先恒速后恒压过滤操作规律,提出了过滤面积

和滤框厚度的选择以及操作压力和操作周期的确定方法,附有计算实例。

关键词:板框压滤机、操作参数、操作周期、生产能力、过滤速率

1　引言

在板框压滤机的一个操作循环中,过滤、洗涤、卸渣、清洗和装合等阶段依次进行。其中卸渣、清洗和装合等辅助时间为常数,而过滤和洗涤时间可变且过长或过短都使生产能力较小。因此,存在着一个使生产能力最大的最佳操作周期。人们总是希望完成一定的过滤任务设备投资小且操作费用低,本文所介绍的方法很好地解决了这一问题。

21过程分析与公式推导过滤速率方程式为:2

=

dΗ2(V+Ve)

式中

3

V　滤液体积,m　过滤时间,sΗ

2

K　过滤常数,m s

常先在较小速率下恒速过滤,当压力升至给定

值后采用恒压过滤。

此阶段过滤速率为常数,所得滤液体积

2VR=URΗR=

2(V+Ve)2

(1)整理得VR=-Ve

2UR

ΗR=

式中

VR　恒速阶段的滤液体积,m

3

3

UR　恒速阶段的过滤速率,m s

UR

(2)

ΗR　恒速阶段的过滤时间,s212　恒压过滤阶段

将过滤速度方程式整理积分

∫

3

V

2VR(V+Ve)dV=

2

ΗΗdΗ

R

A　过滤面积,m

2

过滤介质的当量滤液体积,mVe　

211　恒速过滤阶段

为防止过滤介质阻塞和保证过滤质量,通

作者:于明讲师,工作单位:济南大学化学系,地址:济南市舜耕路13号。邮编:250002,电话:(0531)2973435—

2153。

故此阶段的过滤时间

22

(3)-ΗΗR=VeV-2VeVR)2(V-VR+2KA

213　洗涤阶段

此阶段通常为恒压操作。若洗水压力和粘

收稿日期:1998—01—12

化原

20 过滤与分离　1998年第1期

将该式和(2)式代入(7)式,得

2

F=VR+2URΗD(VR+Ve)

度分别与过滤压力和滤液粘度相等,则洗涤速

率为最终过滤速率的四分之一,洗涤时间

′=w=Η

洗涤速率KA2

若洗水压力与过滤压力不同或洗水粘度与滤液粘度不同,则洗涤时间须由下式计算,

(4)Ηw=

KA2

(5)校正系数Υ=

△Pw

式中Ηw　洗涤时间,s

33

a　洗水体积与滤液体积之比,m洗水 m滤液

w分别为滤液粘度和洗水粘度,Pa s,Λ,Λ

△P,△Pw分别为过滤压力和洗涤压力,Pa

214　生产能力

过滤机的生产能力通常用单位时间得到的滤滤液体积表示。过滤阶段以外的时间虽不得到滤液,但仍要计入生产时间内。

21411　滤渣需洗涤时

(6)式中Q=

Η2ΗR+(ΗR)+Ηw+ΗD

3

Q　生产能力,m s

、清洗和装合等辅助时间之和,sΗD　卸渣

(4)两式代入(6)式,并令分别将(3)、

2

(7)R+ΗD)KA2(VR+2F=(ΗVe)VR2(8)得Q=

(1+8aΥ)V2+2(1+4aΥ)VeV+F

当操作条件一定时,(8)式中除V以外的

其它量均为常数,为得到最大生产能力,求,

dV

并令=0,

dV22=

dV[(1+8aΥ)V2+2(1+4aΥ)VeV+F]2

显然F>0,故(9)式成立。

下面比较在(9)式求得的V左右导数变化情况来判断是否为极大值,

当V<V>

1+8a2

2

时,

>0dV

1+8a,

<0dV

故在一个操作循环中得到的滤液体积为由(9)式求得的V时,生产能力具有最大值,将(9)式代入(8)式得最大生产能力

2

Qmax=

(1+4aΥ)Ve+F(1+8aΥ)

21412　滤渣不洗涤时和最大生产能力分别为

V=

F

2

Qmax=

Ve+F

215　操作压力对过滤的影响

(11)(12)

(10)

因a=0,故一个操作循环的最佳滤液体积

过滤常数随过滤机的操作压力变化,

1-K=2k△P

s

(13)

过滤介质阻力可表示为

s

Re=r0△P

A

式中

S　滤渣的压缩性指数,无因次Re　过滤介质阻力,1 m

(14)

4

k　表征过滤物料特性的常数,m N s

3

V　滤渣体积与滤液体积之比,m滤渣 3

m滤液。

=0

1+8a显然,只有F≥0时(9)式才能成立。

2

因k、Re、r0、V、A均不随操作压力变化,故K∝△P

(9)

1-s

,Ve∝△P-

s

得　V=

31计算举例

过滤某种悬浮液,恒速阶段的过滤速度为

2

8×1024m3 m s,洗水体积为滤液体积的1

由(1)式得　KA2=2UR(VR+Ve)

化原

过滤与分离　1998年第1期

10,洗涤压力与恒压过滤阶段的压力相等,洗水

21

粘度和滤液粘度分别为7×10-4Pa s和114×1023Pa s,该悬浮液在500KPa压力下试验测得过滤常数为2×10-4m2 s,单位过滤面积

2的当量滤液体积为0103m3 m,滤渣的压缩性

指数s=0.7,每得到1m3滤液产生01023m3滤渣,卸渣、清洗、装合等辅助时间之和为20min,若要求达到17m3 h的生产能力,试选择板框压滤机并确定其最适宜的操作参数。

解:板框压滤机的操作压力一般不超过800KPa,故设△P为该值。

=011223A　m3

=153sΗR=

8×10-4A(7)、(10)三式得由(5)、-4

=015Υ=

1.4×10-3

-42

F=(153+1200)×2.303×10A-(0.1223A+2×0.0216A)×0.1223A=012914A2　m6

Qmax=

-42

(1+4×0.1×0.5)×0.0216A+(1+8×0.1×0.5)×0.2914A2=1.733×10-4A　m3 s

2当Qmax=17m3 h时,A=27.25m,选最接

由(13)、(14)两式将K、Ve换算为操作条件下的数值,

K=2×10×(

1-0.7

)=2.303×10-4m2 s500017

)=0.0216A　m3Ve=0103A(800

(2)两式求恒速阶段的滤液体积和由(1)、

-4

近的过滤面积30m2的板框压滤机。

当过滤面积一定时,过滤机的最适宜操作压力应为达到要求的生产能力所需的最低压力。假设不同的操作压力,求出相应的最大生产能力,计算结果见表1。

时间,

-42

VR=-0.0216A

2×8×10-4A

　　表1　

△P()440464480

K(2)-11956×10-11976×10-444

Ve(3)09840194801926

VR326252172021779

ΗR()109113116

F(6)

21482181622111

Qmax(3)16841710017111

故最适宜操作压力的为464KPa。

据(9)式求出一个操作循环的滤液体积,

2=12.5m3V=

1+8×0.1×0.滤渣厚度=2×=0.0192m

30

选最接近比值的厚25mm的滤框。

(4)两式求得,

2ΗR=Η

221.956×10-4×302=951s

ΗW=

11956×10-4×302

=382s

恒压过滤阶段的时间和洗涤时间由(3)、

化原

22

一个操作循环的最佳时间=∑Η

过滤与分离　1998年第1期

滤框被滤渣充满时的滤液体积

=1613m3V=

2×0.023

假设操作压力,求得相应的生产能力,计算结果见表2。

113+951+382+1200=2646s

实际生产中,为了减轻劳动强度,有时当滤框充满滤渣时才停止过滤,这样做必须适当提高操作压力,使板框压滤机偏离最佳操作状态。

表2△P()520560

K(2)21024×10--21069×10-444

Ve

(3)0.87601831

VR(3)2.91931048

RΗ()

F(6)227111232175

Q(3)1618817115

122127

注:表中Q由(8)式求得。

由表2可见,当恒压过滤阶段的操作压力为538KPa时可完成任务,此时

-Η=3452sR=1520s　ΗW=608s　∑ΗΗ

41结束语

本文对板框压滤机的操作进行了研究,导出了优化方程,可以准确地选择板框压滤机并确定最佳操作参数。

充满滤渣时停止过滤,但必须提高操作压力,如举例中将操作压力由464Kpa提高至538KPa,相应的操作周期由2646s增大至3452s。上述方法还可用于正在使用的板框压滤机,判断其操作参数是否合理和选择最佳操作参数。

参考文献

[1]　天津大学化工原理教研室、化工原理(上册)、第二版、天津:天津科学技术出版社,1987、180～200。

[2]　国家医药管理局上海医药设计院、化工工艺设计手册(上册)、北京:化学工业出版

根据板框压滤机能承受的最高压力,用最

大生产能力公式求出所需的最小过滤面积,作为确定过滤面积的依据。当过滤面积一定时,人们总是希望在较低压力下操作,以降低操作费用和设备费用。但操作压力与操作周期有关,只有在最佳操作周期下才能使操作压力最低。若为了减轻劳动强度而增大操作周期,可在滤框

社,1989、1010～1020

编辑:何昌龙

化原

过滤与分离　1998年第1期 23

SELECTIONOFPLATE-AND-FRAMETYPEFILTERPRESSANDDETERMINATIONOF

THEOPERATIONALPARAMETERS

YuMing

(DepartmenofChemistry,JinanUniversity,Jinan250002)

Abstract

Thispaperstudiesanoperationregularofplateandframetypefilterpressintheprocessputtingconstantratefiltrationbeforeisopiestiepressurefiltration.Amethodthatisusedtoselectfilterareaandfilterframethick2nessanddetermineon-streampressureandoperationcycleisputtedfor2ward.Acalculationexampleisattachedto.

KeyWords　plate-and-frametypefilterpress,operationalparame2ter,operatingcycle,productioncapacity,filtrationrate.

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　C01—007

菅谷　谦三3,MasazumiIto33,KenzoSugaya333HiroichiKawasaki3333

3咨询工程师,日本采煤研究中心工艺技术部2—10　KandaJinbochoChiyoda-KuTokyoJapan

33GeneralManagerResourcesDevelopmentDept.TechnicalDevelopmentDiv

SumitomoCoalMiningCo.Ltd

3—20—4　NishiShinbashiMinato-KuTokyoJapan

333工程部经理,Ishigakicompany,Ltd1—1—1,Kyobashi,Chuo—ku,ToyuoJapan3333设计部机械工程师,IshigakiCompany,Ltd483—16,EjirichoSakaide-city,Kagawa-Pret,Japan

本文阐述了在日本通商产业省的资助下通过与日本采煤研究中心、Sumitomo采矿有限公司以及Ishigaki有限公司的合作,从1992年至1997年3月用简化的压滤机在澳大利亚南部南威尔士州Wambo煤矿进行的脱水试验结果。

由于Wambo洗煤厂尾煤浆不容易沉淀或浓缩,我们首先用尾煤增浓器进行浓缩,然后在一个深轴增浓器中进一步浓缩,然后我们把石灰加到浓缩的煤浆中再在压滤机中脱水。

用压滤机进行尾煤脱水

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vyae.html