平板式過濾洗滌干燥多功能機及其耐腐蝕結(jié)構(gòu)的研究和開發(fā)

過志昌 過常樂

(上海迅昌化工裝備技術(shù)研究所) (華東理工大學(xué))

過濾與分離

平板式過濾洗滌干燥多功能機及其耐腐蝕結(jié)構(gòu)的研究和開發(fā)

過志昌*過常樂

(上海迅昌化工裝備技術(shù)研究所) (華東理工大學(xué))

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

過濾 洗滌 干燥 耐腐蝕結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)設(shè)計 多功能機

1 平板式過濾洗滌干燥多功能機在中國的開發(fā)和應(yīng)用

眾所周知，過濾、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，一般要有過濾機、打漿槽和干燥機等多個設(shè)備來完成。這些設(shè)備分別都有各自的配套裝置，因而占地面積大、造價貴，單元與單元間物料的搬運或輸送較困難，不但勞動強度大，還易造成物料的走失和浪費。而對易燃易爆、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，這時各單元操作間物料的輸送難度就更高，有時常常會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，但勞動強度大、生產(chǎn)周期長、能耗大、效率低甚至影響產(chǎn)品質(zhì)量等。

針對上述情況，瑞士、日本和美國從20世紀(jì)80年代起曾先后研發(fā)出平板式過濾洗滌干燥機，使物料的過濾、洗滌、干燥等多種操作在一臺設(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。

我國從20世紀(jì)90年代也開始研發(fā)生產(chǎn)這種集過濾、洗滌、干燥于一體的多功能機，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。

2 平板式過濾洗滌干燥多功能機結(jié)構(gòu)和工作原理

平板式過濾洗滌干燥多功能機結(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濾裝置組成整個受壓容器，中部圓筒體和下部平板式過濾裝置之間通過快開式壓力容器法蘭連接。平板式過濾裝置可用濾布或不銹鋼燒結(jié)網(wǎng)等多種過濾介質(zhì)進(jìn)行過濾。

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

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

圖1 平板式過濾洗滌干燥多功能機

平板式過濾洗滌干燥多功能機的出料系統(tǒng)也為自動液壓系統(tǒng)，可通過液壓裝置自動打開出料口，把濾餅或干燥好的物料自動從設(shè)備內(nèi)耙出，其詳細(xì)結(jié)構(gòu)見圖1。

此外，該設(shè)備的筒體外部可設(shè)置加熱夾套，其過濾裝置的下部設(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)、底部過濾裝置設(shè)置成統(tǒng)一的自動液壓系統(tǒng)，全自動操作。

上部電機及減速機等驅(qū)動裝置可設(shè)計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械密封。

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

3 平板式過濾洗滌干燥多功能機的主要優(yōu)點

平板式過濾洗滌干燥多功能機的主要優(yōu)點：

（1）可在一臺機內(nèi)完成過濾、洗滌、干燥等多種操作，一機多用。

（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，全部過程在一臺機內(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，既可使攪拌裝置對物料進(jìn)行充分高效攪拌，同時又可節(jié)省攪拌功率。

（5）由于本機底部為平板式過濾，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，由于本機能反復(fù)多次進(jìn)行自動攪拌再漿洗滌，洗滌方便，洗滌效果好。

（7）由于為全密閉操作，對物料無任何污染，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，本機在干燥階段還能鼓入熱風(fēng)，對過濾好的物料進(jìn)行熱風(fēng)干燥。

4 耐腐蝕結(jié)構(gòu)平板式過濾洗滌干燥多功能機的研究和開發(fā)

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

眾所周知，化工、醫(yī)藥、冶金等很多行業(yè)都會碰到含稀硫酸、鹽酸、氫氟酸、王水、氯離子等物料的過濾、洗滌和干燥等操作過程，這時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，連鈦材也無能為力。在這種情況下，過濾機材質(zhì)的選用往往是一個較困難的問題，特別是有腐蝕介質(zhì)再加上操作溫度較高時，腐蝕將更嚴(yán)重，雖可使用蒙乃爾合金或哈氏合金等，但造價昂貴，很多企業(yè)用不起。另外過濾機的結(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，我們針對性地開發(fā)了很多新型的平板式過濾洗滌干燥多功能機結(jié)構(gòu)，為用戶解決了很多生產(chǎn)上的難題。

對于平板式過濾洗滌干燥多功能機的外殼，我們開發(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、純哈氏合金來制作過濾機殼體。

對于自動液壓濾餅出料系統(tǒng)，我們設(shè)計了特殊的活塞式自動頂緊結(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濾裝置，結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，我們設(shè)計了過濾盤和濾液收集系統(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，并可通過自動液壓系統(tǒng)十分方便地將過濾底盤從設(shè)備上脫開，進(jìn)行更換濾布等過濾介質(zhì)的操作。

對于攪拌刮料推料系統(tǒng)，我們設(shè)計了S形的攪拌結(jié)構(gòu)，這樣相對較容易進(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、具有一定強度同時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。

平板式過濾洗滌干燥多功能機耐腐蝕結(jié)構(gòu)的設(shè)計是一個較復(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，這樣才能既節(jié)省成本，又具有可靠性。

例如，各種類型的過濾孔板或與物料接觸的過濾機表面，當(dāng)溫度不高時，可使用噴涂聚乙烯結(jié)構(gòu)；當(dāng)溫度較高 （大于90℃）時，或無法耐含硫酸、鹽酸、王水、氯離子等溶劑的混合物時 （很多溶劑會對聚乙烯等產(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)展為過濾機攪拌裝置、攪拌槳等采用襯里技術(shù)提供了方便。因為攪拌裝置、攪拌槳等運動部件往往需要一定的強度和耐磨性，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)。但平板式過濾洗滌干燥多功能機的攪拌系統(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，必要時要用純鈦材或純哈氏合金材料進(jìn)行制作。

平板式過濾洗滌干燥多功能機的耐腐蝕結(jié)構(gòu)，往往是對聚乙烯、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 多功能機筒體的聚四氟乙烯襯里結(jié)構(gòu)

5 結(jié)語

平板式過濾洗滌干燥多功能機具有很多優(yōu)點，它的設(shè)計和制造在中國已日趨成熟，并在我國獲得了較廣泛的應(yīng)用。特別是經(jīng)過我們的多年努力，該機耐腐蝕結(jié)構(gòu)的設(shè)計、開發(fā)和制造也已逐步成熟，使平板式過濾洗滌干燥多功能機的使用范圍大大擴(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)的平板式過濾洗滌干燥多功能機也有其缺點，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)用于對物料的干燥要慎重。

TQ 05

2010-09-20）

*過志昌，男，1955年5月生，高級工程師。上海市，200051。