陶国君，巢向红，邵 挺

（1.常州科乐催化剂有限公司，江苏常州213000；2.上药康丽（常州）药业有限公司，江苏常州213000）

一种精过滤器的优化设计

陶国君1，巢向红2，邵 挺1

（1.常州科乐催化剂有限公司，江苏常州213000；2.上药康丽（常州）药业有限公司，江苏常州213000）

为解决易结晶液体在过滤过程中在滤棒表面结晶的问题，采取改变过滤器加热结构的方式，即将夹套结构换成盘管结构。通过实验测量滤液出口温度发现，改善后的设备滤液温度高，证明改进后结构加热效果好，可以解决或改善滤液结晶的问题。

过滤器；表面结晶；优化设计

在制药工业中，药液过滤是药品生产过程中一个重要环节，精过滤器因其使用寿命长、耐腐蚀性强、耐温好、流量大、操作方便等特点被广泛应用[1，2]。滤芯作为精过滤器的核心部件多采用耐腐蚀、可靠性强、再生处理容易的多孔钛滤芯[3]。钛滤芯是一种以工业高纯钛粉为原料，经分筛静压成型后，高温、高真空烧结而成的多孔结构。过滤精度可达0.22 ~50μm.然而遇到易结晶滤液时，会出现滤液结晶附着于滤芯表面，阻塞滤孔，随着结晶增加，过滤阻力增大，严重时会出现无法过滤甚至损坏滤芯[4]。为了解决此问题，通常采取在精过滤器外增设夹套，蒸汽或热水通过夹套时加热滤液，防止滤液温度过低而结晶。由于过滤速率快，外设夹套的热量很难快速传导至过滤器内部滤液，无法完全避免滤液在滤芯外表面结晶。为了改善滤液升温方式，本文提出一种新型精过滤器，可以解决此问题。

1 改进结构特点

为了防止滤液在温度较低时结晶，通常在过滤器上增加加热结构，传统过滤器多为增加夹套来解决滤液结晶的问题，如图1所示，然而过滤器中的滤液流速较快，夹套内的热量传导至滤液速度慢，热传递过程长，热阻大，而导致介质加热速度慢，时间长，高温上不去，热效率低等结果。因而过滤器中间部位温度最低，滤液容易在此处结晶，结晶的滤液不仅会阻碍过滤过程，而且还会带来物料损失。为了更好地改善滤液结晶的问题，本文提出一种新型高效、节能环保过滤器，如图2所示。

图1改进前过滤器示意图

图2 改进后过滤器示意图

新型过滤器在原有结构基础上，将夹套去除，在过滤器中间增设一组不锈钢盘管，盘管为直径20 mm的不锈钢钢管弯曲制成，盘管直径为220 mm，导程为56mm，该结构的优异性能有：

（1）热传递的过程最短，而且是多面加热，热损失最小，热效率很高；

（2）介质升温快，加热时间短，使生产效率提高；

（3）安装使用方便，不易损坏，使用寿命长，能达到显著的节能、环保的增产效果。

2 实验方案

实验目的：通过测量过滤介质出口温度来比较两种结构的传热性能。

两种不同结构的φ500 mm过滤器各一只（内盘管式与夹套式），过滤介质为自来水，入口温度为25℃，流量为0.36 m3/h.夹套与内盘管内介质均为高温蒸汽（120℃），蒸汽流量相同。

3 结果与讨论

通过两个小时的实验，将不同时间两种结构的滤液出口温度记录如表1所示。

表1 介质出口温度测试数据

从图3可以看出在相同加热时间下，盘管加热式过滤器滤液出口温度高于夹套式过滤器。说明盘管式过滤器传热功率较大，由于盘管与外部介质接触面大，传热效率高，在流场中，盘管会改变流体方向，增加流体扰动，强化传热过程。当加热两小时后，两种结构过滤器滤液出口均达到动态稳定的状态，然而滤液在内盘管式结构中最终温度可达热媒的85.8%，高于夹套的75.8%.因此，当热媒温度相同时，内盘管式过滤器获得的滤液温度更高。在实际应用过程中，当滤液不低于某一温度时，相比夹套式结构，盘管式结构能以较低温度的热媒达到生产需求，从而降低生产成本，提高设备的经济效用。

图3 过滤器出口温度与加热时间的关系

由于两者的传热速率不同，升温不同步形成温差。实验初期，在整个系统中，热量输入大于热量输出，由于热媒与滤液温差大，传热速率高，随着滤液温度升高，温差降低，传热速率降低。当整个系统趋于稳定，热输入等于热输出时，滤液出口温度稳定，两者温差基本恒定。从图4可以看出在升温两小时后两者温差趋于平稳。

图4 相同加热时间下的温度差值曲线

4 结束语

为了避免易结晶滤液在滤芯表面结晶的问题，本文从改善滤液升温情况的角度出发，将原始的夹套加热改成盘管加热的方式，通过实验手段对加热结果进行分析，得出盘管式过滤器传热速率优于夹套式过滤器，且在相同热媒条件下，达到的最高温度高于夹套式过滤器。

然而，通过改进传热方式对结晶改善程度无法直接量化，接下来的工作中可以考虑更合适的方法对结晶程度进行观测，得到更直接的结果。

[1]赵明娟，许建明.熔体过滤器过滤材料的选择和过滤单元的设计[J].合成纤维工业，2000，23（2）：53-55.

[2]曹龙文，黄伟，李波.大冶污酸处理装置的设计和运行[J].硫酸工业，2007（2）：47-49.

[3]齐钦华.微孔滤材的性能与应用[J].安徽医药，2005，9（4）：301-302.

[4]胡维杰.结晶过程[M].大连：大连理工大学出版社，1991.

An Optim ization Design of Fine Filter

TAO Guo-jun1，CHAO Xiang-hong2，SHAO Ting1
（1.Changzhou KeLe Catalyst Co.，Ltd.，Jiangsu Changzhou 213000，China；2.Shanghai Pharma Group Changzhou Kony Pharmaceutical Co.，Ltd.，Changzhou Jiangsu 213000，China）

In order to solve the problem of crystallization of easy crystallization liquid in the filtering process on the filter rod surface，in this paper，the structure of the filter is changed and the structure of the jacket is changed into a coil structure.Through the experimental measurement of the outlet temperature of the filtrate，it is found that the improved filtrate temperature is high，which proves that the improved structure has good heating effect，and can solve or improve the crystallization of the filtrate

filter；crystallization；optimization design

TQ051.85

A

1672-545X（2017）04-0044-02

2017-01-11

陶国君（1961-），江苏常州人，专科，工程师，主要从事医药设备检测研究。