CN109954302A - 循环式过滤、洗涤、干燥系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种循环式过滤、洗涤、干燥系统，包括真空抽滤装置、滤液收集槽、滤液存储槽、蒸馏水收集槽、水喷射泵、鼓风装置、第一离心泵、第二离心泵，真空抽滤装置包括抽滤筒和滤液收集槽，鼓风装置与滤液收集槽通过管道连接，滤液收集槽与滤液存储槽、第一离心泵、抽滤筒依次连接，滤液收集槽与水喷射泵、蒸馏水收集槽通过管道依次连接，蒸馏水收集槽与第二离心泵、抽滤筒通过管道依次连接，从第二离心泵出来的管道分支为第一支管和第二支管，第一支管连通第二离心泵和水喷射泵，第二支管连通第二离心泵和抽滤筒，蒸馏水收集槽外设置有水浴冷却外套。还公开了利用该系统进行处理的方法。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域的过滤、洗涤、干燥装置和方法，具体涉及一种循环式过滤、洗涤、干燥系统和方法。
背景技术
生物医药、化工生产、矿物加工中产物的制备过程中，过滤、洗涤、干燥一般在不同的设备中进行，物料需要在不同的设备中转移，不仅操作繁琐，设备较多，占地面积大，而且由于是敞开体系，容易造成物料损失、泄露、交叉污染，一部分挥发有毒物质恶化生产条件。
目前，现有的过滤、干燥、洗涤一体机装置内部构造复杂，成本高，维修繁琐，仅用于食品、制药、精细化工产品生产，批次小，在无机化工，矿物加工等领域内难以大规模使用。同时，设施均需要外加洗涤水，为过滤物料质量的3～4倍，不仅增加了制水设备和工序，而且产生较多的洗涤废液，需要浓缩处理才能排放，导致能耗大，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于针对上述技术问题，提供一种工作效率高、使用方便、不用频繁更换设备的循环式过滤、洗涤、干燥系统。
为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种循环式过滤、洗涤、干燥系统，包括真空抽滤装置、滤液收集槽、滤液存储槽、蒸馏水收集槽、水喷射泵、鼓风装置、第一离心泵、第二离心泵，所述真空抽滤装置包括上、下设置的抽滤筒和滤液收集槽，所述鼓风装置与滤液收集槽通过管道连接，滤液收集槽与所述滤液存储槽、第一离心泵、抽滤筒通过管道依次连接形成一个回路，滤液收集槽与所述水喷射泵、蒸馏水收集槽通过管道依次连接，蒸馏水收集槽还与第二离心泵、抽滤筒通过管道依次连接，从第二离心泵出来的管道分支为第一支管和第二支管，所述第一支管连通第二离心泵和水喷射泵，所述第二支管连通第二离心泵和抽滤筒，滤液收集槽与滤液存储槽之间的管道上设置有第一阀门，第二支管上设置有第二阀门，蒸馏水收集槽外设置有水浴冷却外套。
作为优选地，所述真空抽滤装置为一体结构，真空抽滤装置的主体中部设置有一块滤板将主体隔成位于上方的抽滤筒和位于下方的滤液收集槽，真空抽滤装置的密封性好，抽滤效果好，结构简单、易于制造。
作为优选地，所述滤液收集槽外设置有水浴加热外套，可以对滤液收集槽进行加热，将滤液收集槽中的水分蒸发出去。
作为优选地，所述抽滤筒内设置有搅拌装置，抽滤筒上设置有第一排料阀，抽滤筒外还设置有水浴加热外套，用水浴加热使得物料洗涤效果更好，处理完后的物料可以直接从第一排料阀排出得到。
作为优选地，所述蒸馏水收集槽上设置有压力表和排气阀，所述滤液收集槽上设置有排气阀和第二排料阀，排气阀可以帮助调节滤液收集槽内的气压，保证抽滤效果，洗涤过滤后的滤液收集槽内的浓缩料浆可以通过第二排料阀排出。
本发明还提供了一种循环式过滤、洗涤、干燥方法，所述方法采用前述的系统进行，包括如下步骤：
1)准备阶段：保持所有阀门关闭，在蒸馏水收集槽4中加入蒸馏水，冷却蒸馏水收集槽4，加热滤液收集槽2；
2)第一次过滤阶段：在抽滤筒1中加入待处理料浆，开启第二离心泵8，真空抽滤装置13开始抽滤工作，滤液进入滤液收集槽2，水分蒸发通过导气管进入水喷射泵5，然后进入蒸馏水收集槽4中冷凝，充分过滤后，关闭第二离心泵8，开启第二排料阀2a排放蒸馏浓缩废液；然后开启鼓风装置6，往滤液收集槽2中鼓风增压；
3)第一次洗涤、干燥阶段：开启第二阀门12、第二离心泵8，在抽滤筒1中通入蒸馏水搅拌洗涤物料，关闭第二阀门12，洗涤滤饼并充分过滤，加热抽滤筒1，关闭第二离心泵8，开启第一排料阀1c排料即得到洗涤干燥后的物料；开启第一阀门11，滤液收集槽2中的洗涤液进入滤液储存槽3中备用；
4)第二次过滤、干燥、洗涤阶段：在抽滤筒1中加入新的待处理料浆，开启第二离心泵8，滤液进入滤液收集槽2，滤液收集槽2中的部分水分蒸发通过导气管进入水喷射泵5中，进入蒸馏水收集槽4中冷凝；料浆过滤充分后，开启第一离心泵7，将滤液储存槽3中所储存的所有洗涤液通入抽滤筒1中洗涤滤饼，至料浆过滤充分，关闭第二离心泵8，开启第二排料阀2a排放蒸馏浓缩废液；开启鼓风装置6向滤液收集槽2中鼓风增压，开启第二阀门12、第二离心泵8，在抽滤筒1中通入蒸馏水搅拌洗涤物料，关闭阀第二阀门12，洗涤滤饼并充分过滤，加热抽滤筒1，干燥毕，关闭第二离心泵8，开启第一排料阀1c，干燥的物料从抽滤筒1中排出；开启第一阀门11，滤液收集槽2中的洗涤液进入滤液储存槽3中备用；
5)重复步骤4)即进入下一个待处理料浆的过滤、洗涤、干燥处理周期，循环操作。
本发明的有益效果是：本发明提供的系统和方法，洗涤水能在内部循环，无需多次外加洗涤水，产生洗涤废水少，同时具有干燥物料的功能，适用于热敏、黏性、含挥发物料浆，具有构造简单、节水、节能、环保的优点；不用将物料移到不同设备中分别进行过滤、洗涤、干燥处理，工作效率高、污染少，成本低。
采用本系统：
1)真空抽滤和制备蒸馏水能同时进行，无需外加洗涤水，具有节水、节能的效果，同时能大幅度减少废液的排放；2)结构简单，维修方便，适合大规模料浆过滤、洗涤、干燥；3)装置密封，不会发生物料损失、挥发气体逸散弊端；4)能防止黏性物料堵塞滤板；5)洗涤水两次利用，减少循环蒸馏水，节能。
附图说明
图1是本发明的循环式过滤、洗涤、干燥系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
实施例1构建循环式过滤、洗涤、干燥系统
构建如图1所示的一种循环式过滤、洗涤、干燥系统，主要由真空抽滤装置13、滤液收集槽2、滤液存储槽3、蒸馏水收集槽4、水喷射泵5、鼓风装置6、第一离心泵7和第二离心泵8组成。真空抽滤装置13由上、下设置的抽滤筒1和滤液收集槽2组成。可以将真空抽滤装置13设计为一体结构，真空抽滤装置13的主体中部设置有一块滤板1a将主体隔成位于上方的抽滤筒1和位于下方的滤液收集槽2。抽滤筒1内设置有搅拌装置1b，抽滤筒1上设置有第一排料阀1c，抽滤筒1和滤液收集槽2外均设置有水浴加热外套14。
鼓风装置6与滤液收集槽2通过管道连接，滤液收集槽2与滤液存储槽3、第一离心泵7、抽滤筒1通过管道依次连接形成一个回路。滤液收集槽2与水喷射泵5、蒸馏水收集槽4通过管道依次连接。蒸馏水收集槽4还与第二离心泵8、抽滤筒1通过管道依次连接，从第二离心泵8出来的管道分支为第一支管9和第二支管10。第一支管9连通第二离心泵8和水喷射泵5，第二支管10连通第二离心泵8和抽滤筒1。滤液收集槽2与滤液存储槽3之间的管道上设置有第一阀门11，第二支管10上设置有第二阀门12。蒸馏水收集槽4外设置有水浴冷却外套4a。蒸馏水收集槽4上设置有压力表和排气阀，滤液收集槽2上设置有排气阀和第二排料阀2a。
实施例2循环式过滤、洗涤、干燥方法
采用实施例1构建的系统进行循环式过滤、洗涤、干燥，按照如下步骤操作：
1)准备阶段：保持所有阀门关闭，在蒸馏水收集槽4中加入蒸馏水，通过水浴加热外套14加热滤液收集槽2，冷却蒸馏水收集槽4。
2)第一次过滤阶段：在抽滤筒1中加入待处理料浆，开启第二离心泵8，于是真空抽滤装置13开始抽滤工作，滤液进入滤液收集槽2，水分蒸发通过导气管进入水喷射泵5，然后进入蒸馏水收集槽4中冷凝，充分过滤后，关闭第二离心泵8，开启第二排料阀2a排放蒸馏浓缩废液。然后开启鼓风装置6，往滤液收集槽2中鼓风增压。
3)第一次洗涤、干燥阶段：开启第二支管10上的第二阀门12，开启第二离心泵8，在抽滤筒1中通入一定量蒸馏水搅拌洗涤物料，关闭第二阀门12，洗涤滤饼并充分过滤，加热抽滤筒1，关闭第二离心泵8，开启第一排料阀1c排料即得到洗涤干燥后的物料。开启第一阀门11，滤液收集槽2中的洗涤液进入滤液储存槽3中，备用。
4)第二次过滤、干燥、洗涤阶段：在抽滤筒1中加入新的待处理料浆，开启第二离心泵8，滤液进入滤液收集槽2，滤液收集槽2中的部分水分蒸发通过导气管进入水喷射泵5中，进入蒸馏水收集槽4中冷凝。料浆过滤充分后，开启第一离心泵7，将滤液储存槽3中所储存的所有洗涤液通入抽滤筒1中洗涤滤饼，至料浆过滤充分，关闭第二离心泵8，开启第二排料阀2a排放蒸馏浓缩废液。利用鼓风装置6向滤液收集槽2中鼓风增压(可以防止料浆中的颗粒物质堵塞滤板的孔洞影响抽滤效果)，开启第二支管10上的第二阀门12，开启第二离心泵8，在抽滤筒1中通入一定量蒸馏水搅拌洗涤物料，关闭阀第二阀门12，洗涤滤饼并充分过滤，加热抽滤筒1，干燥毕，关闭第二离心泵8，开启第一排料阀1c，在搅拌条件下，干燥的物料从抽滤筒1中排出。开启第一阀门11，滤液收集槽2中的洗涤液进入滤液储存槽3中，备用。
5)重复步骤4)即进入下一个待处理料浆的过滤、洗涤、干燥周期，循环操作。
实施例3采用水循环式过滤、洗涤、干燥系统处理氢氧化镁
利用实施例1构建的循环式过滤、洗涤、干燥系统来过滤、洗涤、干燥化学沉淀所得氢氧化镁。氢氧化镁料浆由氢氧化钠和氯化镁在水溶液中经过复分解反应制备，由于氢氧化镁产物粒径小，物料为悬浮状胶体，易堵塞滤孔，过滤困难。
按照如下步骤进行：
1)准备阶段：保持所有阀门关闭，在蒸馏水收集槽4中加入蒸馏水100kg，滤液收集槽2外的水浴加热套14通入80℃热水，蒸馏水收集槽4的水浴冷却外套4a通入20℃冷水。
2)第一次过滤阶段：在抽滤筒1中加入50kg氢氧化镁料浆，开启第二离心泵8，滤液收集槽2内压强下降，料浆通过滤板1a过滤，滤液进入滤液收集槽2并蒸发通过导气管进入水喷射泵5在蒸馏水收集槽4中冷凝，过滤30min，关闭第二离心泵8，开启第二排料阀2a排放蒸馏浓缩废液。松开真空搅拌筒1密封螺栓，开启鼓风装置6，往滤液收集槽2中鼓风增压，滤饼从滤板1a上脱离，再拧紧螺栓，密封片保持密封。
3)第一次洗涤、干燥阶段：开启第二支管10上的第二阀门12，开启第二离心泵8，在抽滤筒1中分3次进入60kg蒸馏水搅拌洗涤物料，洗涤45min，关闭阀门，滤饼洗涤并充分过滤，在抽滤筒1的水浴加热外套14通入95℃热水，真空干燥45min，干燥毕，关闭第二离心泵8，开启抽滤筒1的阀门，搅拌条件下，干燥的物料排出，开启第一阀门11，滤液收集槽2中的洗涤液进入滤液储存槽3中，备用。
4)第二次过滤、干燥、洗涤阶段：在抽滤筒1中加入新的待处理的50kg氢氧化镁料浆，开启第二离心泵8，滤液收集槽2内压强下降，料浆通过滤板1a过滤，滤液进入滤液收集槽2并蒸发通过导气管进入水喷射泵5在蒸馏水收集槽4中冷凝，过滤30min，开启第一离心泵7，将滤液储存槽3中所储存的所有洗涤液通入抽滤筒1中洗涤滤饼，过滤30min，关闭第二离心泵8，开启第二排料阀2a排放蒸馏浓缩废液，松开抽滤筒1密封螺栓，利用鼓风装置6向滤液收集槽2中鼓风增压，滤饼从滤板1a上脱离，开启开启第二支管10上的第二阀门12，开启第二离心泵8，在抽滤筒1中通入40kg蒸馏水分2次搅拌洗涤物料，滤饼洗涤30min，关闭阀门，滤饼洗涤30min，在抽滤筒1的水浴加热外套14中通入95℃热水真空干燥45min，干燥毕，关闭第二离心泵8，开启第一排料阀1c，搅拌条件下，干燥的物料排出，开启第一阀门11，滤液收集槽2中的洗涤液进入滤液储存槽3中，备用。
5)重复步骤4)即进入下一个过滤、洗涤、干燥处理周期，循环操作。
三次循环处理后的氢氧化镁物料质量分别为14kg，16kg，15kg，检测水分含量和残余钠离子含量，水分含量分别为0.5％，0.6％，0.5％，钠离子含量为16ppm，19ppm，17ppm，表明经过过滤、洗涤、干燥后物料干燥充分，洗涤清洁。
实施例4采用循环式过滤、洗涤、干燥系统处理硅胶
利用实施例1构建的循环式过滤、洗涤、干燥系统处理硅胶，该硅胶由磷肥副产物氟硅酸和氨水在水溶液中反应制备，料浆有强烈的氨味，硅胶为水合硅酸胶体，粒径细，易堵塞滤孔。具体方法步骤参照实施例3进行，每次待处理的硅胶料浆为50kg。操作过程中，无明显氨味，三次循环处理后的物料质量分别为15kg，14kg，14kg，检测水分含量和残余氟离子含量，水分含量分别为0.9％，0.7％，0.7％，氟离子含量为23ppm，24ppm，21ppm，表明经过过滤、洗涤、干燥后物料干燥充分，洗涤清洁。
Claims (6)
1.一种循环式过滤、洗涤、干燥系统，其特征在于：包括真空抽滤装置(13)、滤液收集槽(2)、滤液存储槽(3)、蒸馏水收集槽(4)、水喷射泵(5)、鼓风装置(6)、第一离心泵(7)、第二离心泵(8)，所述真空抽滤装置(13)包括上、下设置的抽滤筒(1)和滤液收集槽(2)，所述鼓风装置(6)与滤液收集槽(2)通过管道连接，滤液收集槽(2)与所述滤液存储槽(3)、第一离心泵(7)、抽滤筒(1)通过管道依次连接形成一个回路，滤液收集槽(2)与所述水喷射泵(5)、蒸馏水收集槽(4)通过管道依次连接，蒸馏水收集槽(4)还与第二离心泵(8)、抽滤筒(1)通过管道依次连接，从第二离心泵(8)出来的管道分支为第一支管(9)和第二支管(10)，所述第一支管(9)连通第二离心泵(8)和水喷射泵(5)，所述第二支管(10)连通第二离心泵(8)和抽滤筒(1)，滤液收集槽(2)与滤液存储槽(3)之间的管道上设置有第一阀门(11)，第二支管(10)上设置有第二阀门(12)，蒸馏水收集槽(4)外设置有水浴冷却外套(4a)。
2.如权利要求1所述的循环式过滤、洗涤、干燥系统，其特征在于：所述真空抽滤装置(13)为一体结构，真空抽滤装置(13)的主体中部设置有一块滤板(1a)将主体隔成位于上方的抽滤筒(1)和位于下方的滤液收集槽(2)。
3.如权利要求1所述的循环式过滤、洗涤、干燥系统，其特征在于：所述滤液收集槽(2)外设置有水浴加热外套(14)。
4.如权利要求1所述的循环式过滤、洗涤、干燥系统，其特征在于：所述抽滤筒(1)内设置有搅拌装置(1b)，抽滤筒(1)上设置有第一排料阀(1c)，抽滤筒(1)外还设置有水浴加热外套(14)。
5.如权利要求1所述的循环式过滤、洗涤、干燥系统，其特征在于：所述蒸馏水收集槽(4)上设置有压力表和排气阀，所述滤液收集槽(2)上设置有排气阀和第二排料阀(2a)。
6.一种循环式过滤、洗涤、干燥的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1所述的系统进行，包括如下步骤：
1)准备阶段：保持所有阀门关闭，在蒸馏水收集槽4中加入蒸馏水，冷却蒸馏水收集槽4，加热滤液收集槽2；
2)第一次过滤阶段：在抽滤筒1中加入待处理料浆，开启第二离心泵8，真空抽滤装置13开始抽滤工作，滤液进入滤液收集槽2，水分蒸发通过导气管进入水喷射泵5，然后进入蒸馏水收集槽4中冷凝，充分过滤后，关闭第二离心泵8，开启第二排料阀2a排放蒸馏浓缩废液；然后开启鼓风装置6，往滤液收集槽2中鼓风增压；
3)第一次洗涤、干燥阶段：开启第二阀门12、第二离心泵8，在抽滤筒1中通入蒸馏水搅拌洗涤物料，关闭第二阀门12，洗涤滤饼并充分过滤，加热抽滤筒1，关闭第二离心泵8，开启第一排料阀1c排料即得到洗涤干燥后的物料；开启第一阀门11，滤液收集槽2中的洗涤液进入滤液储存槽3中备用；
4)第二次过滤、干燥、洗涤阶段：在抽滤筒1中加入新的待处理料浆，开启第二离心泵8，滤液进入滤液收集槽2，滤液收集槽2中的部分水分蒸发通过导气管进入水喷射泵5中，进入蒸馏水收集槽4中冷凝；料浆过滤充分后，开启第一离心泵7，将滤液储存槽3中所储存的所有洗涤液通入抽滤筒1中洗涤滤饼，至料浆过滤充分，关闭第二离心泵8，开启第二排料阀2a排放蒸馏浓缩废液；开启鼓风装置6向滤液收集槽2中鼓风增压，开启第二阀门12、第二离心泵8，在抽滤筒1中通入蒸馏水搅拌洗涤物料，关闭阀第二阀门12，洗涤滤饼并充分过滤，加热抽滤筒1，干燥毕，关闭第二离心泵8，开启第一排料阀1c，干燥的物料从抽滤筒1中排出；开启第一阀门11，滤液收集槽2中的洗涤液进入滤液储存槽3中备用；
5)重复步骤4)即进入下一个待处理料浆的过滤、洗涤、干燥处理周期，循环操作。
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