平板式过滤洗涤干燥多功能机及其耐腐蚀结构的研究和开发

2011-09-23过志昌过常乐

化工装备技术 2011年1期

关键词：平板式哈氏耐腐蚀

过志昌过常乐

(上海迅昌化工装备技术研究所) (华东理工大学)

过滤与分离

平板式过滤洗涤干燥多功能机及其耐腐蚀结构的研究和开发

过志昌*过常乐

(上海迅昌化工装备技术研究所) (华东理工大学)

介绍了平板式过滤洗涤干燥多功能机的主要结构、工作原理和优点，还介绍了针对硫酸、盐酸、氢氟酸、王水、氯离子等腐蚀性介质该机所进行的耐腐蚀结构设计和研究开发，特别是介绍了针对不同物料如何选用多功能机的耐腐蚀结构。

过滤洗涤干燥耐腐蚀结构结构设计多功能机

1 平板式过滤洗涤干燥多功能机在中国的开发和应用

众所周知，过滤、洗涤、干燥是化工、医药、食品等行业十分重要的单元操作，一般要有过滤机、打浆槽和干燥机等多个设备来完成。这些设备分别都有各自的配套装置，因而占地面积大、造价贵，单元与单元间物料的搬运或输送较困难，不但劳动强度大，还易造成物料的走失和浪费。而对易燃易爆、有毒或剧毒的物料，或不允许有污染的生物制品、药品、食品等，要求密闭操作，这时各单元操作间物料的输送难度就更高，有时常常会由此而使整套装置处于不能完全正常操作的状态，有的装置虽能操作，但劳动强度大、生产周期长、能耗大、效率低甚至影响产品质量等。

针对上述情况，瑞士、日本和美国从20世纪80年代起曾先后研发出平板式过滤洗涤干燥机，使物料的过滤、洗涤、干燥等多种操作在一台设备内完成，大大缩短了工艺流程，减少了设备投资和厂房的投资，在工业生产中得到了广泛使用。

我国从20世纪90年代也开始研发生产这种集过滤、洗涤、干燥于一体的多功能机，并逐步在化工、制药、食品、冶金等领域得到广泛使用，受到用户的广泛好评。

2 平板式过滤洗涤干燥多功能机结构和工作原理

平板式过滤洗涤干燥多功能机结构如图1所示。该设备由上部标准椭圆封头、中部圆筒体和下部平板式过滤装置组成整个受压容器，中部圆筒体和下部平板式过滤装置之间通过快开式压力容器法兰连接。平板式过滤装置可用滤布或不锈钢烧结网等多种过滤介质进行过滤。

平板式过滤装置可通过液压系统自动升降并和上部设备壳体脱开，更换过滤介质十分方便。平板式过滤装置底部设置有脚轮，必要时可把平板式过滤装置完全与上部筒体脱开，像手推车一样将其从设备底部推出，进行更换过滤介质或进行检修等。

该设备内部设置可自动液压升降的搅拌桨。搅拌桨有S型或犁刀式等多种结构，在洗涤物料时可对物料进行打浆、搅拌和洗涤；在过滤时可通过液压升降对滤饼进行抹平，不使滤饼产生开裂，彻底滤干物料；在出料时可通过液压升降和耙齿结构，把滤饼从上至下逐层从设备内耙出。

图1 平板式过滤洗涤干燥多功能机

平板式过滤洗涤干燥多功能机的出料系统也为自动液压系统，可通过液压装置自动打开出料口，把滤饼或干燥好的物料自动从设备内耙出，其详细结构见图1。

此外，该设备的筒体外部可设置加热夹套，其过滤装置的下部设置有底加热装置，搅拌轴和搅拌装置也可设置成空心内加热结构。

搅拌装置、出料系统、底部过滤装置设置成统一的自动液压系统，全自动操作。

上部电机及减速机等驱动装置可设计成整体液压升降或单搅拌轴、搅拌桨升降。

升降搅拌轴的密封一般为填料密封或机械密封。

要过滤的物料从顶部加入，通过抽真空或加压过滤的方式将物料在机内滤干。对于要洗涤的物料，可在滤干后加入洗涤液通过搅拌再浆后再滤干，洗涤可进行多次。洗涤滤干后的物料再通过外部夹套、过滤装置下部的加热系统及空心轴、空心搅拌系统同时对物料进行加热、搅拌以干燥物料，最终干燥好的物料从筒体侧面自动液压出料口排出。

3 平板式过滤洗涤干燥多功能机的主要优点

平板式过滤洗涤干燥多功能机的主要优点：

（1）可在一台机内完成过滤、洗涤、干燥等多种操作，一机多用。

（2）密闭操作，特别适合处理易燃、易爆、有毒或剧毒的危险产品以及不允许有污染的鲜美食品、生物制品和药品等。

（3）从进料到产品排出，全部过程在一台机内完成，使工艺流程大大缩短，设备数量大大减少，从而使厂房和设备及工艺管道、阀门等的投资大大节省。

（4）特殊的搅拌结构加上液压升降装置，既可使搅拌装置对物料进行充分高效搅拌，同时又可节省搅拌功率。

（5）由于本机底部为平板式过滤，因而可彻底滤干物料，降低干燥成本和洗涤用水。

（6）在洗涤阶段，由于本机能反复多次进行自动搅拌再浆洗涤，洗涤方便，洗涤效果好。

（7）由于为全密闭操作，对物料无任何污染，因而加工出的产品质量高，操作环境极佳。

（8）视物料情况，本机在干燥阶段还能鼓入热风，对过滤好的物料进行热风干燥。

4 耐腐蚀结构平板式过滤洗涤干燥多功能机的研究和开发

平板式过滤洗涤干燥多功能机虽有上述诸多优点，但它在很多地方仍需不断优化，特别是耐腐蚀结构的开发已被放到了非常重要的位置，否则会极大地限制该机的推广应用。

众所周知，化工、医药、冶金等很多行业都会碰到含稀硫酸、盐酸、氢氟酸、王水、氯离子等物料的过滤、洗涤和干燥等操作过程，这时一般不锈钢均不能使用，若这些腐蚀性物质浓度高于5%～8%以上时，连钛材也无能为力。在这种情况下，过滤机材质的选用往往是一个较困难的问题，特别是有腐蚀介质再加上操作温度较高时，腐蚀将更严重，虽可使用蒙乃尔合金或哈氏合金等，但造价昂贵，很多企业用不起。另外过滤机的结构很复杂，使用搪玻璃等方法也不可行。

根据上述情况，我们针对性地开发了很多新型的平板式过滤洗涤干燥多功能机结构，为用户解决了很多生产上的难题。

对于平板式过滤洗涤干燥多功能机的外壳，我们开发了用热滚涂改性聚乙烯（PO）、聚四氟乙烯焊接衬里、喷涂聚四氟乙烯（HALAR）的特殊结构，可满足各种特殊物料的过滤和洗涤等操作。当然也可使用钛复合板、哈氏合金复合板或纯钛材、纯哈氏合金来制作过滤机壳体。

对于自动液压滤饼出料系统，我们设计了特殊的活塞式自动顶紧结构以满足各种耐腐蚀衬里结构或复合板衬里结构的需要。

特别是下部平板式过滤装置，结构很复杂，我们设计了过滤盘和滤液收集系统可分离的特殊结构。有了这种特殊结构，就便于应用各种衬里结构，在不需要任何固定螺栓的情况下即可顶紧滤布，并可通过自动液压系统十分方便地将过滤底盘从设备上脱开，进行更换滤布等过滤介质的操作。

对于搅拌刮料推料系统，我们设计了S形的搅拌结构，这样相对较容易进行防腐衬里。

液压升降搅拌轴封可用聚四氟乙烯衬里加碳化硅结构的机械密封，或聚四氟乙烯衬里加喷涂结构的双层填料密封结构。由于搅拌轴上下不断地升降，所以在搅拌轴上要考虑可靠的、具有一定强度同时具有很好耐磨性的防腐轴套，一般需考虑硬质聚四氟乙烯、碳化硅材料、陶瓷材料、钛材、哈氏合金等耐腐材料。

平板式过滤洗涤干燥多功能机耐腐蚀结构的设计是一个较复杂的系统工程，一般要根据物料及温度等具体情况进行合理的选材和设计，这样才能既节省成本，又具有可靠性。

例如，各种类型的过滤孔板或与物料接触的过滤机表面，当温度不高时，可使用喷涂聚乙烯结构；当温度较高（大于90℃）时，或无法耐含硫酸、盐酸、王水、氯离子等溶剂的混合物时（很多溶剂会对聚乙烯等产生溶解或溶胀从而造成破坏），可采用内衬或喷涂聚四氟乙烯的结构。

聚四氟乙烯板材焊接技术的发展为过滤机搅拌装置、搅拌桨等采用衬里技术提供了方便。因为搅拌装置、搅拌桨等运动部件往往需要一定的强度和耐磨性，用喷涂的方法涂层较薄，易磨损掉，所以采用衬一定厚度聚四氟乙烯板材是比较理想的方法。聚四氟乙烯板材可做成各种形状，连接处可采用像钢板焊接一样的焊接结构。但平板式过滤洗涤干燥多功能机的搅拌系统由于要搅拌和刮出滤饼等干料，因而用衬聚四氟乙烯板材的结构也不是很合适，一般根据物料所需的耐腐蚀要求，采用衬钛材或衬哈氏合金的方法，必要时要用纯钛材或纯哈氏合金材料进行制作。

平板式过滤洗涤干燥多功能机的耐腐蚀结构，往往是对聚乙烯、聚四氟乙烯、钛材或哈氏合金等几种材料进行合理选择后的一个组合结构。材料选择越合理，就越节省成本，耐腐蚀性能越可靠。

图2所示为多功能机筒体的聚四氟乙烯衬里结构，其拼接处可以像普通钢板一样用焊条进行焊接。