過(guò)志昌 過(guò)常樂(lè)

(上海迅昌化工裝備技術(shù)研究所) (華東理工大學(xué))

過(guò)濾與分離

平板式過(guò)濾洗滌干燥多功能機(jī)及其耐腐蝕結(jié)構(gòu)的研究和開(kāi)發(fā)

過(guò)志昌*過(guò)常樂(lè)

(上海迅昌化工裝備技術(shù)研究所) (華東理工大學(xué))

介紹了平板式過(guò)濾洗滌干燥多功能機(jī)的主要結(jié)構(gòu)、工作原理和優(yōu)點(diǎn)，還介紹了針對(duì)硫酸、鹽酸、氫氟酸、王水、氯離子等腐蝕性介質(zhì)該機(jī)所進(jìn)行的耐腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和研究開(kāi)發(fā)，特別是介紹了針對(duì)不同物料如何選用多功能機(jī)的耐腐蝕結(jié)構(gòu)。

過(guò)濾 洗滌 干燥 耐腐蝕結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 多功能機(jī)

1 平板式過(guò)濾洗滌干燥多功能機(jī)在中國(guó)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用

眾所周知，過(guò)濾、洗滌、干燥是化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)十分重要的單元操作，一般要有過(guò)濾機(jī)、打漿槽和干燥機(jī)等多個(gè)設(shè)備來(lái)完成。這些設(shè)備分別都有各自的配套裝置，因而占地面積大、造價(jià)貴，單元與單元間物料的搬運(yùn)或輸送較困難，不但勞動(dòng)強(qiáng)度大，還易造成物料的走失和浪費(fèi)。而對(duì)易燃易爆、有毒或劇毒的物料，或不允許有污染的生物制品、藥品、食品等，要求密閉操作，這時(shí)各單元操作間物料的輸送難度就更高，有時(shí)常常會(huì)由此而使整套裝置處于不能完全正常操作的狀態(tài)，有的裝置雖能操作，但勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、能耗大、效率低甚至影響產(chǎn)品質(zhì)量等。

針對(duì)上述情況，瑞士、日本和美國(guó)從20世紀(jì)80年代起曾先后研發(fā)出平板式過(guò)濾洗滌干燥機(jī)，使物料的過(guò)濾、洗滌、干燥等多種操作在一臺(tái)設(shè)備內(nèi)完成，大大縮短了工藝流程，減少了設(shè)備投資和廠房的投資，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛使用。

我國(guó)從20世紀(jì)90年代也開(kāi)始研發(fā)生產(chǎn)這種集過(guò)濾、洗滌、干燥于一體的多功能機(jī)，并逐步在化工、制藥、食品、冶金等領(lǐng)域得到廣泛使用，受到用戶的廣泛好評(píng)。

2 平板式過(guò)濾洗滌干燥多功能機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理

平板式過(guò)濾洗滌干燥多功能機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。該設(shè)備由上部標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭、中部圓筒體和下部平板式過(guò)濾裝置組成整個(gè)受壓容器，中部圓筒體和下部平板式過(guò)濾裝置之間通過(guò)快開(kāi)式壓力容器法蘭連接。平板式過(guò)濾裝置可用濾布或不銹鋼燒結(jié)網(wǎng)等多種過(guò)濾介質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾。

平板式過(guò)濾裝置可通過(guò)液壓系統(tǒng)自動(dòng)升降并和上部設(shè)備殼體脫開(kāi)，更換過(guò)濾介質(zhì)十分方便。平板式過(guò)濾裝置底部設(shè)置有腳輪，必要時(shí)可把平板式過(guò)濾裝置完全與上部筒體脫開(kāi)，像手推車一樣將其從設(shè)備底部推出，進(jìn)行更換過(guò)濾介質(zhì)或進(jìn)行檢修等。

該設(shè)備內(nèi)部設(shè)置可自動(dòng)液壓升降的攪拌槳。攪拌槳有S型或犁刀式等多種結(jié)構(gòu)，在洗滌物料時(shí)可對(duì)物料進(jìn)行打漿、攪拌和洗滌；在過(guò)濾時(shí)可通過(guò)液壓升降對(duì)濾餅進(jìn)行抹平，不使濾餅產(chǎn)生開(kāi)裂，徹底濾干物料；在出料時(shí)可通過(guò)液壓升降和耙齒結(jié)構(gòu)，把濾餅從上至下逐層從設(shè)備內(nèi)耙出。

圖1 平板式過(guò)濾洗滌干燥多功能機(jī)

平板式過(guò)濾洗滌干燥多功能機(jī)的出料系統(tǒng)也為自動(dòng)液壓系統(tǒng)，可通過(guò)液壓裝置自動(dòng)打開(kāi)出料口，把濾餅或干燥好的物料自動(dòng)從設(shè)備內(nèi)耙出，其詳細(xì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

此外，該設(shè)備的筒體外部可設(shè)置加熱夾套，其過(guò)濾裝置的下部設(shè)置有底加熱裝置，攪拌軸和攪拌裝置也可設(shè)置成空心內(nèi)加熱結(jié)構(gòu)。

攪拌裝置、出料系統(tǒng)、底部過(guò)濾裝置設(shè)置成統(tǒng)一的自動(dòng)液壓系統(tǒng)，全自動(dòng)操作。

上部電機(jī)及減速機(jī)等驅(qū)動(dòng)裝置可設(shè)計(jì)成整體液壓升降或單攪拌軸、攪拌槳升降。

升降攪拌軸的密封一般為填料密封或機(jī)械密封。

要過(guò)濾的物料從頂部加入，通過(guò)抽真空或加壓過(guò)濾的方式將物料在機(jī)內(nèi)濾干。對(duì)于要洗滌的物料，可在濾干后加入洗滌液通過(guò)攪拌再漿后再濾干，洗滌可進(jìn)行多次。洗滌濾干后的物料再通過(guò)外部夾套、過(guò)濾裝置下部的加熱系統(tǒng)及空心軸、空心攪拌系統(tǒng)同時(shí)對(duì)物料進(jìn)行加熱、攪拌以干燥物料，最終干燥好的物料從筒體側(cè)面自動(dòng)液壓出料口排出。

3 平板式過(guò)濾洗滌干燥多功能機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)

平板式過(guò)濾洗滌干燥多功能機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)：

（1）可在一臺(tái)機(jī)內(nèi)完成過(guò)濾、洗滌、干燥等多種操作，一機(jī)多用。

（2）密閉操作，特別適合處理易燃、易爆、有毒或劇毒的危險(xiǎn)產(chǎn)品以及不允許有污染的鮮美食品、生物制品和藥品等。

（3）從進(jìn)料到產(chǎn)品排出，全部過(guò)程在一臺(tái)機(jī)內(nèi)完成，使工藝流程大大縮短，設(shè)備數(shù)量大大減少，從而使廠房和設(shè)備及工藝管道、閥門(mén)等的投資大大節(jié)省。

（4）特殊的攪拌結(jié)構(gòu)加上液壓升降裝置，既可使攪拌裝置對(duì)物料進(jìn)行充分高效攪拌，同時(shí)又可節(jié)省攪拌功率。

（5）由于本機(jī)底部為平板式過(guò)濾，因而可徹底濾干物料，降低干燥成本和洗滌用水。

（6）在洗滌階段，由于本機(jī)能反復(fù)多次進(jìn)行自動(dòng)攪拌再漿洗滌，洗滌方便，洗滌效果好。

（7）由于為全密閉操作，對(duì)物料無(wú)任何污染，因而加工出的產(chǎn)品質(zhì)量高，操作環(huán)境極佳。

（8）視物料情況，本機(jī)在干燥階段還能鼓入熱風(fēng)，對(duì)過(guò)濾好的物料進(jìn)行熱風(fēng)干燥。

4 耐腐蝕結(jié)構(gòu)平板式過(guò)濾洗滌干燥多功能機(jī)的研究和開(kāi)發(fā)

平板式過(guò)濾洗滌干燥多功能機(jī)雖有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，但它在很多地方仍需不斷優(yōu)化，特別是耐腐蝕結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)已被放到了非常重要的位置，否則會(huì)極大地限制該機(jī)的推廣應(yīng)用。

眾所周知，化工、醫(yī)藥、冶金等很多行業(yè)都會(huì)碰到含稀硫酸、鹽酸、氫氟酸、王水、氯離子等物料的過(guò)濾、洗滌和干燥等操作過(guò)程，這時(shí)一般不銹鋼均不能使用，若這些腐蝕性物質(zhì)濃度高于5%～8%以上時(shí)，連鈦材也無(wú)能為力。在這種情況下，過(guò)濾機(jī)材質(zhì)的選用往往是一個(gè)較困難的問(wèn)題，特別是有腐蝕介質(zhì)再加上操作溫度較高時(shí)，腐蝕將更嚴(yán)重，雖可使用蒙乃爾合金或哈氏合金等，但造價(jià)昂貴，很多企業(yè)用不起。另外過(guò)濾機(jī)的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，使用搪玻璃等方法也不可行。

根據(jù)上述情況，我們針對(duì)性地開(kāi)發(fā)了很多新型的平板式過(guò)濾洗滌干燥多功能機(jī)結(jié)構(gòu)，為用戶解決了很多生產(chǎn)上的難題。

對(duì)于平板式過(guò)濾洗滌干燥多功能機(jī)的外殼，我們開(kāi)發(fā)了用熱滾涂改性聚乙烯 （PO）、聚四氟乙烯焊接襯里、噴涂聚四氟乙烯 （HALAR）的特殊結(jié)構(gòu)，可滿足各種特殊物料的過(guò)濾和洗滌等操作。當(dāng)然也可使用鈦復(fù)合板、哈氏合金復(fù)合板或純鈦材、純哈氏合金來(lái)制作過(guò)濾機(jī)殼體。

對(duì)于自動(dòng)液壓濾餅出料系統(tǒng)，我們?cè)O(shè)計(jì)了特殊的活塞式自動(dòng)頂緊結(jié)構(gòu)以滿足各種耐腐蝕襯里結(jié)構(gòu)或復(fù)合板襯里結(jié)構(gòu)的需要。

特別是下部平板式過(guò)濾裝置，結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，我們?cè)O(shè)計(jì)了過(guò)濾盤(pán)和濾液收集系統(tǒng)可分離的特殊結(jié)構(gòu)。有了這種特殊結(jié)構(gòu)，就便于應(yīng)用各種襯里結(jié)構(gòu)，在不需要任何固定螺栓的情況下即可頂緊濾布，并可通過(guò)自動(dòng)液壓系統(tǒng)十分方便地將過(guò)濾底盤(pán)從設(shè)備上脫開(kāi)，進(jìn)行更換濾布等過(guò)濾介質(zhì)的操作。

對(duì)于攪拌刮料推料系統(tǒng)，我們?cè)O(shè)計(jì)了S形的攪拌結(jié)構(gòu)，這樣相對(duì)較容易進(jìn)行防腐襯里。

液壓升降攪拌軸封可用聚四氟乙烯襯里加碳化硅結(jié)構(gòu)的機(jī)械密封，或聚四氟乙烯襯里加噴涂結(jié)構(gòu)的雙層填料密封結(jié)構(gòu)。由于攪拌軸上下不斷地升降，所以在攪拌軸上要考慮可靠的、具有一定強(qiáng)度同時(shí)具有很好耐磨性的防腐軸套，一般需考慮硬質(zhì)聚四氟乙烯、碳化硅材料、陶瓷材料、鈦材、哈氏合金等耐腐材料。

平板式過(guò)濾洗滌干燥多功能機(jī)耐腐蝕結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個(gè)較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，一般要根據(jù)物料及溫度等具體情況進(jìn)行合理的選材和設(shè)計(jì)，這樣才能既節(jié)省成本，又具有可靠性。

例如，各種類型的過(guò)濾孔板或與物料接觸的過(guò)濾機(jī)表面，當(dāng)溫度不高時(shí)，可使用噴涂聚乙烯結(jié)構(gòu)；當(dāng)溫度較高 （大于90℃）時(shí)，或無(wú)法耐含硫酸、鹽酸、王水、氯離子等溶劑的混合物時(shí) （很多溶劑會(huì)對(duì)聚乙烯等產(chǎn)生溶解或溶脹從而造成破壞），可采用內(nèi)襯或噴涂聚四氟乙烯的結(jié)構(gòu)。

聚四氟乙烯板材焊接技術(shù)的發(fā)展為過(guò)濾機(jī)攪拌裝置、攪拌槳等采用襯里技術(shù)提供了方便。因?yàn)閿嚢柩b置、攪拌槳等運(yùn)動(dòng)部件往往需要一定的強(qiáng)度和耐磨性，用噴涂的方法涂層較薄，易磨損掉，所以采用襯一定厚度聚四氟乙烯板材是比較理想的方法。聚四氟乙烯板材可做成各種形狀，連接處可采用像鋼板焊接一樣的焊接結(jié)構(gòu)。但平板式過(guò)濾洗滌干燥多功能機(jī)的攪拌系統(tǒng)由于要攪拌和刮出濾餅等干料，因而用襯聚四氟乙烯板材的結(jié)構(gòu)也不是很合適，一般根據(jù)物料所需的耐腐蝕要求，采用襯鈦材或襯哈氏合金的方法，必要時(shí)要用純鈦材或純哈氏合金材料進(jìn)行制作。

平板式過(guò)濾洗滌干燥多功能機(jī)的耐腐蝕結(jié)構(gòu)，往往是對(duì)聚乙烯、聚四氟乙烯、鈦材或哈氏合金等幾種材料進(jìn)行合理選擇后的一個(gè)組合結(jié)構(gòu)。材料選擇越合理，就越節(jié)省成本，耐腐蝕性能越可靠。

圖2所示為多功能機(jī)筒體的聚四氟乙烯襯里結(jié)構(gòu)，其拼接處可以像普通鋼板一樣用焊條進(jìn)行焊接。

圖2 多功能機(jī)筒體的聚四氟乙烯襯里結(jié)構(gòu)

5 結(jié)語(yǔ)

平板式過(guò)濾洗滌干燥多功能機(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn)，它的設(shè)計(jì)和制造在中國(guó)已日趨成熟，并在我國(guó)獲得了較廣泛的應(yīng)用。特別是經(jīng)過(guò)我們的多年努力，該機(jī)耐腐蝕結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和制造也已逐步成熟，使平板式過(guò)濾洗滌干燥多功能機(jī)的使用范圍大大擴(kuò)大，為其在醫(yī)藥、化工、冶金等領(lǐng)域里的使用開(kāi)辟了更廣闊的前景。

當(dāng)然耐腐蝕襯里結(jié)構(gòu)的平板式過(guò)濾洗滌干燥多功能機(jī)也有其缺點(diǎn)，往往由于聚四氟乙烯等襯里結(jié)構(gòu)的存在，影響設(shè)備本身的傳熱效果，造成在干燥階段干燥效果受影響，且受熱容易影響襯里結(jié)構(gòu)的使用壽命，因而耐腐蝕襯里結(jié)構(gòu)用于對(duì)物料的干燥要慎重。

TQ 05

2010-09-20）

*過(guò)志昌，男，1955年5月生，高級(jí)工程師。上海市，200051。