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脱色液中粉状活性炭的过滤方法

脱色液中粉状活性炭的过滤方法

编辑:天空彩票手机开奖 发布日期:2018-06-12 11:35

脱色液中粉状活性炭的过滤方法

在化工、制药工业生产中,液固分离是一种必不可少又非常重要的化工单元操作之一,主要用于脱水、浓缩、澄清、净化及固体颗粒分级等工艺过程。

分离的目的不外是:回收有价值的固相;回收有价值的液相;固相和液相都回收;固、液相都排弃,如污泥脱水。我国的液固分离技术相当落后,虽然近年来有些企业从国外引进或消化吸取了一些较先进的过滤技术如膜分离技术,但国外在过滤理论方面的发展也比较缓慢,尤其在超细过滤技术方面.糊状、胶质状物料等难滤物料的过滤尤其明显。这里既有过滤设备的关键组成部分——过滤介质的开发跟不上、过滤介质的选配不当等原因,也与我国化工、制药行业一向重工艺、轻设备等旧观念有关。作为化工、制药行业的基本工艺过程——脱色工艺中的粉状活性炭过滤就很明显地存在这个问题。

在制药生产中,特别是原料药和制剂,大量利用粉状活性炭进行脱色,脱色后粉状活性炭的过滤是否彻底,直接影响到产品的质量,因而粉状活性炭的过滤设备成为制药生产中的关键单元设备之一。

本文先容了目前诸多厂家使用的几种过滤活性炭的设备及方法,分析了其优缺点及适用范围,重点先容双程压滤这种新的结构形式。最后对过滤粉状活性炭从结构和方法上提出看法。

1、真空吸滤

图1 真空吸滤示意图

如图1所示,设备比较简单,一般都是由厂家自制。它由三部分组成:上都是一个圆筒,脱色液由此进入;下部是一个锥形漏斗,锥形口同抽真空釜相接,滤液直接抽至真空釜中,锥形漏斗的上面有一块多孔板,以便滤液通过;上下部之间放一层滤布,滤布上面放一张或多张化学分析滤纸。它的过滤介质为滤纸,滤布只起支撑作用,用螺丝或卡箍把上下两部分密封固定好,待滤液放入圆筒后,真空釜中有真空就可过滤。它的过滤驱动力是真空釜中的真空度。

这种过滤设备投资省,操作简单。但由于过滤面积小,活性炭堆积滤饼层厚,因而过滤速度慢,时间长,并且由于作为过滤介质的化学分析滤纸容易破损,一旦有意外将前功尽弃,整釜料需重新过滤。另外由于需要抽真空,它不适合于易挥发物料的过滤。

2、压力罐压滤

如图2所示,下部分是一个圆筒体,内部有一个能通过滤液的多孔圆筒,多孔圆筒里面放二个布袋中间交一层化学分析滤纸。它的过滤介质也是化学分析滤纸,二个布袋只是给滤级起夹持作用。当上封头和下筒体用螺丝密封固定好后,在脱色釜中加空压或蒸汽压,把脱色液压入过滤罐就可以过滤。它的过滤驱动力是脱色釜中的压力。

图2 压力罐压滤示意图

这种过滤是在密闭罐中进行的,且在下部圆筒外可加一个夹套,通蒸汽保温,做到恒温过滤。它适合于滤液易挥发,易结晶的脱色液过滤。但它的过滤面积小(比真空吸滤略大),过滤速度慢。且由于化学分析滤纸是600mm×600mm正方形形状,夹持在圆筒形布袋中的滤纸同滤纸间有接缝,难以保证活性炭绝对不漏过,因而滤液质量难以保证,一般需在后面再接一个小型过滤器。另外,一釜脱色液过滤完,都要拆开上封头,把布袋拿出卸掉活性炭清洗布袋,因而操作强度很大。

3、微孔PE、PA管过滤

如图3所示,整个结构象一只立式的换热器,微孔管相当于换热管。加压的脱色液通过微孔管过滤把活性炭截在管外,滤液通过微孔管达到过滤目的。

图3 微孔PE、PA管过滤示意图

这种过滤机为密闭过滤,适宜易燃易爆、有毒。易挥发、易结晶物料的过滤,可以制作成自动排渣(活性炭),过滤面积较大。但微孔管过滤机,其过滤介质为微孔PE、PA管,管壁厚度约10mm,为深层过滤介质。而粉状活性炭颗粒分布散,较细的活性炭要渗入介质孔隙内而被截留在介质内,因而使用初期过滤速度较快,但经过一段时间后由于愈来愈多的活性炭截留在微孔管内,过滤阻力愈来愈大,过滤速度愈来愈慢。虽然可以用反吹法或化学法再生,但无法把微孔管介质孔隙内的活性炭彻底排除,因此要经常更换微孔管。另外,该设备投资较大,性能价格比不高。

4、双程压滤

目前有制药厂和化工厂用传统的板框压滤机用来过滤活性炭,聚丙烯板框压滤机就是其中一种,它的过滤面积大、速度快、耐腐蚀,但由于它用工业滤布作为过滤介质,过滤精度不够,要经反复循环才能得到清液,因此很难保证每次过滤都得到澄清的滤液。

基于这种情况,在传统板框压滤机的基础上改进的双程板框式压滤机能很好地解决这个问题。它既保留了板框压滤机面积大、滤速快的优点,又配以过滤精度适合过滤粉状活性炭、化学稳定性与增强聚丙烯板框相当、使用成本低廉的过滤介质,使过滤粉状活性炭时滤液澄清,无须循环过滤,是板框压滤机应用于活性炭过滤的一大突破。以下从结构和过滤介质二方面作一先容。

4.1双程压滤机的结构

如图4所示,双程过滤基于粗渣粗滤,细渣细滤的准则。双程是由粗过滤段和精过滤段组成,物料经加压输入粗滤段,粗滤除去大量的粗滤渣,连续进入精滤段,经过精滤段,获得所要求的澄清液。粗、精滤段滤渣适宜的容量比约为9:1,即90%的粗渣在粗滤段形成滤饼,仅少量(10%)的细渣进入精滤段,因此每次过滤只需拆卸粗滤段滤框,卸去粗渣滤饼,而精滤段,由于细渣量较少,一般可经10~15次过滤后再拆卸滤饼。为防止在拆卸粗滤饼时松动精滤段板框,因此可以把精滤段板框合并固定在一起,形成一个封闭整体,减少了每次拆卸板框对滤液出口的污染,保证了滤液的澄清。

图4 双程压滤结构图

4.2过滤介质的选择

过滤效果的好坏除与过滤设备的选型有关外,与过滤介质选用是否得当有很大关系。过滤设备很先进,但过滤介质选择不当,无法发挥过滤设备的先进性,甚至无法使用;反之,过滤介质选择合理,能够更大限度地体现设备的优良性能,因而过滤设备与过滤介质是密不可分的。选择过滤介质最基本的要求是滤液澄清、过滤速度快、化学稳定性好、工作寿命长、性能价格比高。由于目前过滤理论还没有发展到对过滤介质的选择给以理论引导,因此只能结合已有的经验,根据以上几项要求,通过试验选出一个比较合适的介质。

过滤脱色液中粉状活性炭的过滤条件是去掉固体活性炭,得到澄清的滤液。由于粉状活性炭颗粒大小分布比较散,基本介于1um-10um之间。经过大量试验,选用非织造微孔滤膜(简称滤纸)比较合适。因为它的平均孔径可以在1pm左右,在板框的挤压下不会损坏,且其过滤阻力仅为化学分析滤纸的十分之一。

双程板框式压滤机既保持了板框压滤机过滤面积大,过滤速度快的优点,又提高了滤液质量,简化了拆框清渣、清洗工序。使过滤效率显著提高。但板框压滤机无法做到全密闭,不适合于脱色液中有易燃易爆介质和需恒温过滤的物料的过滤。

5、结语

一般脱色液中粉状活性炭的重量约占5~8%,若脱色釜体积为1500升,则活性炭重量仅为8~12kg。由此看来过滤活性炭时滤渣很少,这对过滤设备的选型增加了难度。因为要求过滤速度快,势必要加大过滤面积,过滤面积大,过滤设备随之变大,容渣能力也大,但设备的投资也提高。特别是有些脱色液不易长时间存放在过滤设备中,如易结晶介质,需要随时出渣,此时容渣量大就显得没有必要了。因而制药厂家给大家过滤设备生产厂和研究开发单位提出了一个新课题。

目前有些新型的过滤机已开始应用在活性炭过滤中,如叶片式过滤机,连续式过滤机等,但这些过滤机造价高,性能不稳定。通过以上分析,比较几种过滤方法,各有优缺点。

从性能的稳定性、造价和使用成本等方面来比较,双程压滤机显得比较实用。但双程压滤机毕竟从原理和结构上看还是板框式结构,无法做到全密闭、恒温过滤。另外,板框式结构和操作强度虽不大,但拆框卸渣还是比较麻烦。

针对上述情况,若有一种全密闭连续式过滤机,过滤速度快,自动化程度高,能够自动卸渣且设备投资不大的过滤设备,必将会受到化工、制药厂的欢迎。

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