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过滤工辅导材料第一章过滤设备制药工业的任务是以一定的规模将某些原料转化为符合要求的药品，一般过程如下图所示。制药工业的一般过程从原料开始，经过生物反应（生物转化）或化学反应（化学转化）生成含有药物的产物，再经各种分离过程将药物提纯得到原料药，最后制成各种剂型，如片剂、针剂等供病人使用。也有制药过程不经过生物或化学转化，而是经过分离直接得到原料药并制成各种剂型，如天然药物的生产。制药生产条件苛刻，技术含量高，生产原理多样，所用设备种类多。各种工艺装置的任务不同，所采用的设备也不尽相同。按制药设备在生产中的作用可将其归纳为流体输送设备、换热设备、传质设备、反应设备及储存设备等几种类型。这里只详细介绍几种过滤设备和与过滤相关的一些流体输送设备，其中过滤设备属于传质分离设备。分离设备可以分为：气固分离、气液分离、液固分离、气气分离、液液分离、固固分离。过滤设备属于固液分离设备，过滤设备按过滤方式不同可以分为：重力过滤设备、真空过滤设备、加压过滤设备、离心过滤设备，如图所示。图1.1过滤设备分类图这里只介绍抽滤设备、板框压滤设备、筒式压滤设备、人工上部卸料三足离心机、自动卸料离心机及一些附属的流体输送设备。一、抽滤设备1.抽滤设备的结构及作用真空过滤设备利用真空在过滤介质两侧产生的压力差，使液体透过，故固体截流。制药工业中常见的几种真空过滤设备为：真空抽滤器、真空转鼓过滤器、真空带式过滤器等。下面主要介绍真空抽滤器和纳式过滤器。真空抽滤器结构简单，工业应用较早，在我国药厂比较常见。它实际上是实验室布式漏斗的简单放大，如图所示。图1.2真空抽滤器它由一个圆筒和底板组成，底板上有同心圆环状沟槽通向中心真空管。使用时，滤布铺盖在底板上，螺丝将圆筒紧紧压在滤布上，液体透过滤布被真空抽走，固体被截留在圆筒内，实现固液分离。另一种形式是圆筒和底板焊接为一体，使用时将直径与圆筒内经差不多的滤袋装在过滤器内，固液混合物进入滤袋中，然后抽真空实现固液分离。真空抽滤的优点是结构简单，制造容易，成本低。缺点：生产能力小，劳动强度大（一般人工操作：安装滤布、放料、抽滤、洗涤、出料、清洗等），对环境有污染等。适用于规模较小的过滤或者非常贵重药品的过滤。纳式过滤器可用真空抽滤也可加压过滤。如图所示的外形和内部结构，纳式过滤器的上封头和底盘用螺栓螺母连接，底盘上有很多小孔，上面铺过滤介质，内部有可升降的搅拌和刮刀。搅拌可以两个方向旋转，一个方向旋转时压实滤饼，另一个方向可将滤饼刮向中间出料口。图1.3纳式过滤器结构示意图图1.4纳式过滤器内部结构图图1.5纳式过滤器外观实物图2.操作步骤及注意事项操作步骤：(1)检查设备、管路、阀门、仪表、动力（真空度）是否正常；(2)检查滤布并按要求认真铺好（关键）；(3)用螺栓和垫圈把设备安装好，保证密封；(4)均匀进料—边搅拌边进料；(5)按要求依次完成过滤、洗涤、干燥、卸料、清洗滤布并完成设备安装等步骤。图1.6纳式过滤器的一般操作步骤示意图注意事项：保持真空度，均匀放料，过滤和洗涤过程中最好有搅拌，经常检查受压部件。3.常见故障及处理办法表1.1部位故障与现象发生原因排除方法滤液滤液浑浊滤布的铺放及有否破损检查、处理或更换滤液量少真空度或过滤通道部分堵塞检查、处理滤饼滤饼含湿量大真空度或过滤有部分短路检查、处理滤饼厚度不均进料不均一或滤布有破损检查、处理或更换设备不能维持真空度滤布的铺放，过滤搅拌检查、处理或更换孔板变形或损坏真空度过大或设备腐蚀检查、调整筒体变形或损坏真空度过大或设备腐蚀检查、调整4.维修保养及日常检查真空过滤器的日常管理，必须注意下列几点:(a)要控制好对于过滤介质的原液液面，以便提高真空效率。(b)要注意检查好真空装置，同时要熟悉设计真空，注意及早发现不正常现象以防止能量效率的下降。(c)检查滤液的透明度，注意及早发现过滤介质的破损及故障。(d)检查滤饼的状态和滤液量，注意过滤介质的阻塞等情况。(e)检查真空筒体和承压部件的腐蚀和变形情况。二、板框压滤设备1.板框压滤设备的结构及作用板框式压滤机是悬浮液固液两相分离的理想设备，具有轻巧、灵活、可靠等特点。其中手动式、手动千斤顶式手工操作，简便易行，滤渣含水量低。被广泛应用于化工、陶瓷、石油、医药、食品、冶炼等行业。可采用液压压紧，手动机械锁紧保压。操作维护方便，运行安全可靠。可对滤饼进行洗涤和不洗涤。如需获得略干的滤饼，可向压滤机通入压缩空气将滤饼中残余的部分水分再度排出。板框过滤机的结构主要由滤框和滤板交替叠加组成。其中板数1060块不等，过滤面积约为280m2。如图可知，使用时，板和框叠加，中间加滤布，滤液通过管道进入框内，在压力作用下，液体穿过滤布进入板中间下凹部分，然后通过虑出液出口流出，固体无法通过滤布作为滤饼留在框内。其操作顺序为过滤、洗涤、卸渣、整理重装。操作前，将滤布盖于滤框两侧，用压紧装置压紧即可。图1.7板框压滤机结构示意图板框压滤机的基本结构：（1）机架：机架是压滤机的基础部件，两端是止推板和压紧头，两侧的大梁将二者连接起来，大梁用以支撑滤板、滤框和压紧板。(a)止推板：它与支座连接将压滤机的一端坐落在地基上，厢式压滤机的止推板中间是进料孔，四个角还有四个孔，上两角的孔是洗涤液或压榨气体进口，下两角为出口。(b)压紧板：用以压紧滤板滤框，两侧的滚轮用以支撑压紧板在大梁的轨道上滚动。(c)大梁：是承重构件，根据使用环境防腐的要求，可选择硬质聚氯乙烯、聚丙烯、不锈钢包覆或新型防腐涂料等涂覆。（2）压紧机构：手动压紧、机械压紧、液压压紧。(a)手动压紧：是以螺旋式机械千斤顶推动压紧板将滤板压紧。(b)机械压紧：压紧机构由电动机（配置的过载保护器）减速器、齿轮付、丝杆和固定螺母组成。压紧时，电动机正转，带动减速器、齿轮付，使丝杆在固定丝母中转动，推动压紧板将滤板、滤框压紧。当压紧力越来越大时，电机负载电流增大，当大到保护器设定的电流值时，达到最大压紧力，电机切断电源，停止转动，由于丝杆和固定丝母有可靠的自锁螺旋角，能可靠地保证工作过程中的压紧状态，退回时，电机反转，当压紧板上的压块，触压到行程开关时退回停止。(c)液压压紧：液压压紧机构的组成由液压站、油缸、活塞、活塞杆以及活塞杆与压紧板连。（3）过滤机构：过滤机构由滤板、滤框、滤布、压榨隔膜组成，滤板两侧由滤布包覆，需配置压榨隔膜时，一组滤板由隔膜板和侧板组成。隔膜板的基板两侧包覆着橡胶隔膜，隔膜外边包覆着滤布，侧板即普通的滤板。物料从止推板上的进料孔进入各滤室，固体颗粒因其粒径大于过滤介质的孔径被截留在滤室里，滤液则从滤板下方的出液孔流出。滤饼需要榨干时，除用隔膜压榨外，还可用压缩空气或蒸气，从洗涤口通入，气流冲去滤饼中的水份，以降低滤饼的含水率。板框压滤机的特点：（1）由于板框压滤机滤板本身的结构特点，板框压滤机由一组滤板叠加排列组成，滤室数量多，板框压滤机的工作流程在各滤室同时进行，同时相互干扰，整机的工作效率依赖于个别滤室的工作效率。（2）滤板数量的众多使整机的零部件数量巨大，自动化控制复杂，滤室的工作状况检测困难。整机的密封面多，滤板的加工要求高，难于控制滤布的毛细管渗液。（3）滤饼的压榨通过隔膜或滤板密封圈的变形来实现滤室容积的变化。滤室容积变化的范围受隔膜或滤板密封圈本身的限制，造成容积变化有限，隔膜或滤板密封圈的使用寿命有限，更换成本高。（4）过滤压力及压榨压力与滤室的密封压力成作用与反作用，动能消耗巨大。（5）滤布清洗为在机滤板拉开时进行开放式清洗或拆卸后集中清洗，清洗工作量大，清洗液形成二次过滤的工作量。（6）滤布加工要求高，大型设备滤布更换困难，滤布更换耗时长。（7）间歇操作，不能连续运行。板框压滤机的优点：（1）体积小，过滤面积大；（2）加压过滤；（3）生产能力大；（4）压滤面积可调；（5）根据滤液的性质更换滤布，适应性强；（6）保养方便，机器使用寿命长；（7）制造简单，价格便宜。板框压滤机的缺点：间歇操作，劳动强度大，滤布消耗大。板框压滤机的适用于：（1）加压过滤，以获得较干滤饼或者较澄清液体的场合，或者液体沸点较低，或者比较难过滤的情况；（2）有限空间内需要较大过滤面积的时候。2.操作步骤及注意事项液压压紧板框压滤机由机架、滤板、液压缸、液压站、管路系统和PLC控制系统六部分组成，板框式压滤机的基本工作流程:(1)压紧滤板:压紧油缸(或者其它的压紧机构)工作,使动板向定板方向移动,把两者之间的滤板压紧。在相邻的滤板间构成封闭的滤室。(2)压滤过程:给料泵(隔膜泵)将原液浆输送到滤室里,充满后,压滤开始,借助压力泵或压缩空气的压力,进行固液分离。(3)松开滤板:利用拉开装置将滤板按设定的方式、设定的次序拉开。(4)滤板卸料:拉开装置相继拉开滤板后,滤饼借助自重脱落,由下部的运输机运走。完成上述4个步骤,就完成了压滤机的一个工作循环。具体板框压滤机操作步骤：(1)合上电源开关，电源指示灯亮。(2)按“启动”按钮，启动油泵。(3)将所有滤板移至止推板端，并使其位于两横梁中央。(4)按“压紧”按钮，活塞推动压紧板，将所有滤板压紧，达到液压工作压力值后，旋转锁紧螺母锁紧保压，按“关闭”按钮，油泵停止工作。(5)打开滤液阀放液，开启进料阀，进料过滤。(6)关闭进料阀，停止进料。(7)洗涤：开启水嘴，再开启洗涤水阀门，进水洗涤（滤饼洗涤否由产品质量决定）。(8)启动油泵，按下“压紧”按钮，待锁紧螺母后，即将螺母旋至活塞杆前端（压紧板端），再按“松开”按钮，活塞待压紧板回至合适工作间隙后，关闭电机。移动各滤板卸渣。(9)检查滤布、滤板，清除结合面上的残渣。再次将所有滤板移至止推板端并位居两横两中央时，即可进入下一个工作循环。压滤机运转时必须注意如下事项:(a)滤板有金属制和塑料制的，压滤时要注意不要有一边紧，一边松的情况。(b)不要用远大于过滤压力的力来压紧滤板。(c)预先查明达到滤饼堆满时的压力和时间，做到心中有数。(d)预先查明进料泵的能力、原液中的固体浓度，大体算出滤饼在滤板上堆满所需的时间，掌担实际情况与计算值之间的差异。(e)要注意滤液的透明度，如果出现不理想的透明度时，立刻停止进料，把滤板重新上紧，并检查检查布。(f)当把滤板和滤布上紧时，应预先检查滤板的凹凸情况，滤布有无破损等，务必及时发现不正常情况。(g)检查滤饼的状态，如果发现含湿量比预期的高时，就要检查滤布、进料压力等。3.常见故障及处理办法(一)板块本身的损坏造成板块本身损坏的原因有：(a)当悬浮液过稠或干块遗留时，就会造成进料口的堵塞，此时滤板间没有了介质只剩下液压系统本身的压力，此时板块本身由于长时间受压极易造成损坏。(b)供料不足或供料中含有不合适的固体颗粒时，同样会造成板框本身受力过大以至于损坏。(c)如果流出口被固体堵塞或启动时关闭了供料阀或出口阀，压力无处外泄，以至于造成损坏。(d)滤板清理不净时，有时会造成介质外泄，一旦外泄，板框边缘就会被冲刷出一道一道的小沟来，介质的大量外泄造成压力无法升高，滤饼无法形成。对应故障的排除的方法：1、使用尼龙的清洗刮刀，除去进料口的滤饼渣；2、完成这个周期，减少滤板容积；3、检查滤布，清理排水口，检查出口，打开相应阀门，释放压力；4、仔细清理滤板，修复滤板。滤板在使用几年后，由于某种原因，使得边角处冲刷出一些沟痕来。沟痕一旦出现，就会迅速扩大，直至影响到滤饼的形成。一开始滤饼变软，之后变成半稀泥状，最后滤饼无法成形。(二)板框间渗水造成板框间渗水的原因主要有：(1)液压低；(2)滤布褶皱和滤布上有孔；(3)密封表面有块状物。板框间渗水的处理方法比较简单，只要相应的增加液压、更换滤布或者使用尼龙刮刀清除密封表面的块状物就可以了。(三)形不成滤饼或滤饼不均匀造成滤饼形不成或不均匀的原因有很多，供料不足或太稀，或者有堵塞现象都会引起这种现象。针对这些故障要细细的排查原因，最终找到确切的问题所在，然后对症施治解决问题。主要的解决办法有：增加供料、调整工艺，改善供料、清理滤布或更换滤布、清理堵塞处、清理供料孔、清理排水孔、清理或更换滤布、增加压