（化工过程机械专业论文）润滑油精制工艺中压滤性能及适宜操作条件的研究.pdf

中文摘要 审铒 润滑油在生产和生活中的应用十分广泛，脱色精制工艺是润滑油生产中 的一个非常重要的环节。目前在我国的润滑油生产中，主要采用活性白土吸 咐脱色后再进行加压过滤的精制生产工艺。本文针对我国目前润滑油生产工 艺中加压过滤设备使用存在的不尽合理的操作工艺，通过实验研究了润滑油 白七悬浮液的过滤性能，并以实验为基础，从理论上分析和研究了润滑油白 卜滤饼比阻与过滤压力的关系，在测定白土的颗粒性质后，选择了合理的过 滤介质配置；为降低一段加压过滤后滤饼的含油率，论文还重点对加压过滤 后采用压缩空气吹风脱液、吹风压力、吹风时间进行了试验，研究了含油率、 吹风压力、吹风时间之间的关系，最后在实验研究和理论分析的基础上，确 定1 r 润滑油白土悬浮液的适宜生产操作条件，可作为指导生产的参考。 天键词：润滑油加压过滤过滤压力滤饼比阻 a b s t r a c t l u b r i c t i o n0 i ii sw i d e l yu s e di nt h eh u m a np r o d u c t i o na n dl i v e ，t h ed e c o l o u r s u p e r f i n e st e c h n o l o g y i sone v e r yi m p o r t a n t l i n ki nt h e p r o d u c t i o n c h a i n p r e s s u r ef i l t e r i n ga f t e rd e c o l o u r e dw i t ha c t i v e db e l o z e ni st h em a i nw a y i nt h e p r o d u c t i o n o fl u b r i c a t i n go i li nonrc o u n t r ya tt h em o m e n t i n a c c o r d a n c ew i t ht h ep r o d u c t i o nc h a r a c t e r i s t i c0 fl u b r i c t i o no i ii n0 n rc o n n t r y 。 w e s t a d y t h ef i l t r a t i o ne h a r a e t e ro f l u b r i c a t i n g 0 i i - a c t i v e db e l o z e n s u s p e n s i o nb ye x p e r i m e n t b a s e do n t h ee x p e r i m e n ts t u d y ，w ea n a l yt h e r e l a t i o nb e t w e e ns p e c i f i cc a k er e s i s t a n c ew i t h t h ef i l t e r i n gp r e s s u r e ，t h e n p r o v j d et h ee x p e r i e l l c ee q u a t i o h t o c o n p u t et h e r e s i s t a n c e o ft h ec a k e s u i t a b l ef i l t e rm e d i u m sa r ec h o o s e da sg r a i nc h a r a c t e r i s t i cm e n s t r n a t e d i n o r d e rt 0r e d u c eo i i i n e s sr a t i o0 ff i l t e re a k e t h er e i a t i o i i s h i po f0 i l i a e s sr a t i o n a n db i o w yp r e s s u r ea n db i o w yt i m ea r es t u d i e d f i n a i l y 0 nt h eb a s i so f e x p e r i m e n ts t u d y a n dt h e o r e t i e a i a n a l y s i s ，s u i t a b l ec o n d i t i o n s0 ft h e f i i t r a t i o no p e r a t i o nw i t hl u b r i e t i o no i l a c t i v e db e l o z e ns u s p e n s i o nw e r e d e t e r m i n e di no r d e rt 0d i r e c tt h ep r o d u e t i o n k e yw o r d s ：l u b r i c a t i o no i l p r e s s u r ef i l t r a t i o n f i l t e r i n gp r e s s u r e s p e c i f i cc a k e r e s i s t a n c e 日u 过滤是分离悬浮液最普遍、有效的单元操作之一，它采用过滤介质使固相颗粒受到限 制、液相通过，从而使固液两相得到分离。由f 过滤操作能量消耗低分离效率高，因而 j 1 泛应用于化工、食品、医药、冶金、矿山、污水处理等有关部门。近年来，过滤技术 的重要性随着工业的发展日益受到重视。 由于过滤操作涉及的因素非常多，尤其是物料的多样性。同时固液两相的性质相互 影响，其过滤性能有很大的差异，因此至今还不能从理论上提出一个成熟的公式1 。在 润滑油白土悬浮液过滤中，常常发生由于没有适宜的操作条件，导致生产成本提高，收 率低f 的普遍现象。在过滤过程中，过滤介质的好坏直接影响到过滤机的过滤精度和生 产能力。因此，选择合理的过滤介质在实际生产中起着极其重要的作用。过滤操作是一 门对实践和经验依赖性很强的技术，所以要强化过滤操作，提高过滤效率，必须从过滤 基本理论出发，针对不同物料的特点进行研究，从而找出规律性的东西，来指导具体的 ：r 业生产。 国内外许多著名学者n 训对许多物料的过滤特性进行了研究并取得了一定的结果。 本文将针对本厂目前润滑油生产工艺中加压过滤设备使用存在的不尽合理的操作工艺， 通过实验研究确定在现有设备基础上的润滑油白土适宜操作条件，并重点研究了采用压 缩吹风降低滤饼含油率的条件，可作为指导生产参考。 1 围液分离技术 第一章文献综述 固液分离是重要的化工单元操作，在工业生产中应用广泛。固液分离过程按其分离原理 主要分为两大类，- ”：一是液相受到限制、固体颗粒作自由运动，如浮选、沉降；二是固体 颗粒受到限制液体处于流动状态，如滤饼过滤、深层过滤、筛滤、滤芯过滤等。前者取决于 i 捌体颗粒与液体的密度差，而后者则是以具有过滤介质为前提的。固液分离属非均相物系分 离的范畴，由于分离的方法较多，分离效率不一。因此选择合理的分离方法是提高生产率的 关键，特别是在许多生产过程中，固液分离的效果好坏，技术水平的高低，直接影响到产品 的质量、能耗等经济效益，所以固液分离在工业发展的今天，其地位举足轻重。 在固液分离技术中，分离能力、分离效率、滤饼含湿量、滤液中的含固量等是分离的主 要指标。由于分离原理的差异，分离效果是不同的。一般情况下，沉降和旋流分离法简便 易行，但分离效率不及过滤；离心分离和干燥虽然可以得到较低的含湿量，但不经济。对 于细状颗粒悬浮液或固体含量较少的悬浮液，不宜采用离心分离，最好采用加压过滤。 近年来随着对悬浮液特性研究的深入，凝聚、絮凝等预处理方法得到进一步的发展。各 种絮凝剂、凝聚剂研制成功，在采矿、石油化工及污水处理等领域得到广泛应用1 。 目前利用悬浮液中颗粒的电磁特性，采用高梯度磁力分离( h g m s ) 也颇引入注目1 。它 采用电磁铁产生的高强度场力，可大规模分离小至0 1un l 以下的细小颗粒，分离效率很高。 尽管固液分离的方法种类繁多，新的分离方法还在不断出现，但过滤操作以其自身的特 点，分离能力强、操作简单、能量消耗低在分离作业占有重要地位。固液分离技术中，在相 唰情况下一般优先考虑过滤操作d 1 。只要选用适当，效益是显著的。 工业上过滤操作分为两大类，即滤饼过滤和深层过滤。滤饼过滤过程可描述如下【l ”：过 滤开始时，由于过滤介质的筛滤作用滤液通过过滤介质，固体颗粒被截留在过滤介质表面形 成滤饼。当滤饼层形成以后，固体颗粒的沉积作用即转到滤饼本身，过滤介质仅起到支撑作 用，过滤截留主要由滤饼层来完成。所以在选择过滤介质时，孔径可以根据料浆中的颗粒直 径选择适中，在过滤初期将会有一些细小颗粒穿过过滤介质而使滤液浑浊，但固体颗粒“架 桥”现象的出现，使小予过滤介质孔道直径的细小颗粒也能被拦截。随着滤饼的增厚，滤饼 对流体流动的阻力远大于通过过滤介质所产生的阻力，这是过滤的特点，工业上的过滤过程 大部分都属于滤饼过滤。 传统的滤饼过滤中滤饼不受扰动，固体颗粒连同悬浮液都以过滤介质为其流动的终端， 因此也称为终端过滤( d e a de n df ii t r a t i o n ) 。为了保持初始阶段薄层滤饼的高过滤速率， 近些年来薄层滤饼过滤得到发展，以机械或流体曳力等干扰和限制滤饼增长，形成新的过 滤技术，统称为动态过滤( d y n a m i c f ii t r a t i o n ) 或十字交错流过滤( c r o s s f l o w f i i t r s t i o n ) 。 深层过滤的机理不同于滤饼过滤1 ，其特点是过滤介质有一定厚度，固体粒子被截流于 过滤介质内部的孔隙中，在过滤介质表面一般不形成滤饼。深层过滤常用在料浆浓度极稀、 响体粒：l 三极细的场合，可作为滤饼过滤的补充手段。 近几年来，随着我国工业生产的发展，固液分离技术得到广泛应用，浮选、深层过滤和 筛滤主要应用于选矿、污水处理、市政用水和交通、机电等部门，沉降分离、滤饼过滤等在 化】、食品、医药等工业领域得到广泛应用。此外在微电子工业、油田开发、润滑油的回收 及日用品生产等都离不开固液分离技术及设备，因此固液分离技术在国民经济发展中起着很 蓖硬的作用。 2 滤饼过滤理论研究的进展 过滤与分离技术是当今各个领域和新发展领域中不可缺少的科学技术。其技术水平的高 低、设备质量的优劣对于实现生产过程的现代化和实现工艺的先进性具有重要意义。用多孔 材料进行过滤与分离的过程起源于中国，由于历史的原因，我国的过滤分离技术长期落后于 工业发达的国家，目前虽然有了较大的发展，但与国外先进的技术水平相比，还有不小的差 距。 在过去的十多年里，过滤与分离技术在所有工业部门的应用都得到了发展，随着科学技 术与工业生产的发展，能源、资源、农业、三废治理等倍受重视，生物化工、新型材料、精 细化工等高技术领域的迅速发展，对液固分离技术提出更高的要求。 滤饼过滤最早是利用过滤介质孔径大小作为大小颗粒分级，随着制膜技术的发展，并在 生物化工、医药、食品、饮料等行业产品的分离、浓缩、提纯等得到了广泛应用，作为现代 过滤技术的一个发展与拓宽，微孔膜与超滤膜过滤过程中截留颗粒的基本原理，也还属于滤 饼过滤的范畴。 在滤饼过滤理论的研究方面，从第六届世界过滤大会发表的2 4 8 篇研究论文分析可以看 出：传统的滤饼过滤的论文约占2 5 ，这些论文包括滤饼过滤理论与应用的研究，有对物料 的可压缩性系数的研究，对滤饼比阻、沿滤饼厚度方面孔隙流体压力和孔隙率变化的研究， 有过滤过程优化等，既有理论分析、数学模型，也有试验验证和应用研究。 传统的滤饼层过滤，r u t h 平均过滤比阻的概念长期以来在过滤理论和实验工作的发展巾 起着中心作用。然而这个原理没有透彻阐明滤饼过滤的内部结构，也没有对工业过滤中遇到 的许多实际现象作出合理的解释。对于局部滤饼内部的情况及整个过滤阻力的研究是从 g r a c e ，fm t li e r ，i n g m a n s o n ，k o f t w i t z 和b o y i a n ，k a m u r a ，s n ir a t o 的理论和实验研究 丌始的。c a r m a n 和r u t h 引入了压缩渗透性实验进行过滤的理论分析，从而开始了滤饼内部 过滤机理的分析与研究。f m t ii e r 和白户纹平等人针对假设滤饼比阻am 是常数，过滤面 积是常数，滤饼沿程的滤液流体不变，以及没有考虑固体颗粒在床层的运动等因素进行了系 统研究，提出了所谓“现代过滤理论”，主要是对r u t h 方程中的平均比阻am 进行了修正。 通过系统研究，分析了滤饼内部流体与固体颗粒流速的变化，在此基础上提出了解决恒速和 变压变速过滤问题的方法；研究了用有效过滤面积系数解决非线性过滤问题，提出了获得柱 形表面两维过滤和球形表面三维过滤的有效过滤面积系数的理论与实验方法。白户纹平等人 后来对过滤理论的研究，发展了既适用于牛顿流体又适用于非牛顿流体的一般过滤理论，这 个理论可应用于解决滤饼脱水问题。 八十年代初出现的多相过滤理论，提出了一些新颖的与传统理论不同的观点，仍待进一 步深入研究与验证。八十年代中期以后出现了用分形几何理论与计算机模拟相结合的研究方 法，研究滤饼过滤理论，采用断层扫描技术，对滤饼结构孔隙内部固体颗粒分布、孔隙大小 变化及流体流动速度的变化进行微观观测，这是一种借助计算机技术及先进的测试方法，肯 定可优于过去采用的压缩渗透装置的试验研究，能促进过滤理论研究中有争议的问题获得解 决。 对于滤饼过滤过程的计算方法，传统的方法是把过滤阶段和滤饼压密阶段分开计算。过 滤阶段用传统的r u t h 公式计算：滤饼压密阶段用压密公式计算，其临界点则用临界点公式计 算。我国福州大学学者把过滤和滤饼压密两个阶段合并在一起用一个压滤方程计算，经过实 验验证，压滤方程在一定范围内可用于过滤机设计计算。天津大学学者对于滤饼过滤的过滤 操作条件，从悬浮液的特性，包括颗粒粒度、粘度、温度、可压缩性、滤饼比阻及物料浓度 等，以及针对不同物料的适宜操作压力、滤饼厚度进行了试验，为板框、厢式压滤机针对不 同物料确定适宜操作条件进行了研究与探索；并针对不同过滤物料要选择不同过滤介质，还 对过滤介质的基本特性包括透气、透水、最大孔径、平均孔径及滤饼可剥落性进行了系统研 究。上述研究为正确选择过滤介质及确定适宜操作条件打下了基础。 许多在液体中悬浮的固体颗粒，由于沉降缓慢，可滤性差或固体含量高，难以用重力或 真空过滤技术进行分离，而需要相当高的推动力。压滤理论就相应产生。 滤饼过滤研究是过滤过程中研究最早的 1 2 | o 最初人们主要关注的是总的过滤情况、各种 参数对过滤性能的影响，到3 0 年代，r u t hm 1 和c a r m a n1 1 4 1 最先认识到，对滤饼内部结构的 详尽了解是评价过滤工艺特性的基础。他们提出了压缩一渗透室( c o m p r e s s i 0 1 1 一p e r m e a b i i t y c e i1 ) 的方法，在研究滤饼的比阻o 【和孔隙率方面起到了重要作用，成为滤饼过滤理论发展 的出发点。 随着过滤理论的发展人们认识到，滤饼的孔隙率及比阻不仅是过滤压力的函数，而且还 取决于过滤时间、过滤速度以及悬浮液的浓度。r u s h t o n 等人证明了过滤速度和浓度对几 种无机物质的滤饼比阻的影响。他们发现恒压过滤试验中，o 值随着浓度的增加将经历一个最 大值。当浓度高于相应的最大值时，则阻力随浓度的变化按指数关系递减。同时还发现，最 大值本身也随着压力的增加成指数关系增加1 15 1 。1 9 7 8 年和1 9 7 9 年，t i l l e r ”、w a k e m a n l l 7 分别对此做了评价，并肯定对于过滤理论的唯一精确的研究途径是借助滤饼本身的a 值，这只 能从研究实际滤饼中液体流动状态和局部孔隙率而获得。他们认为，由于滤饼的可压缩特性， 流体压强对一个颗粒的作用在各个方向是均等的。但在流体流动方向上，颗粒受到压缩压强 p 。的作用，将产生挤压变形m j ，致使滤饼孔隙率逐 层发生变化。而孔隙率直接影响到滤饼的比阻a ， 因此0 值是变化的，越接近过滤介质表面，压缩压 强越大，a 值也越大。为此必须引进局部l p , p l t * n 局部孔隙率，的概念。 。表示距离过滤介质z 处的质量比阻，。表示 z 处的孔隙率，如图l 一1 所示和。与压缩压强的 p ；关系，可以通过压缩一渗透室的方法来测量。“ 图卜1 滤饼层中孔隙率及比阻变化 实验表明，局部比阻、孔隙率与压强大致符合指数关系，即： 当p 。p ，时： a ，2a 。pj ( 1 1 ) 一 2 占op ( 1 - 2 ) _ - s p 。p ，时： 式中 识2a op 。 ( 】一3 ) 一2 占，2 占op 。 ( 1 4 ) p 一临界压缩压强，低于该压强时，比阻及孔隙率为常数，p a 口。一经验常数，m k g ； 一经验常数； s 、旯一压缩指数； a 。、占。、s 、旯一与料浆种类和性质有关。 将( 卜1 ) ( 14 ) 式微分变换得： d a x ：一兰逝( 1 - 5 ) 仅。 a sx ；一的变化范围为5 l o 伽1 。该式说明了口，变化分率将是分率变化的5 1 0 倍。 1 9 6 2 年t i l l e r 2 1 1 和1 9 6 3 年白户纹平2 2 1 进一步研究了滤饼内部的压缩现象指出3 1 ，滤 液流速沿滤饼厚度是不断变化的，即滤液进入滤饼的速度与流出滤饼的速度并不相等。由于 越靠近过滤介质滤饼的孔隙率越小，相应滤液挤压出的量也随之增多，滤液流速逐渐增大， 在过滤介质表面处达到最大。此外由于滤饼的可压缩性，滤饼中的固体颗粒向过滤介质方向 也有移动，这种移动将对滤液产生挤压作用。在传统的过滤理论中，可压缩滤饼的平均比阻 【1 丁表示为过滤压力的指数函数： 口= a o p p ( 1 6 ) 式中： c 。一单位压强下的滤饼比阻，m k g ： s 一压缩指数，与物料的性质有关，由实验确定。 t i l l e t 和白户纹平等人在对滤饼内部结构研究的基础上，提出了压缩滤饼比阻的修正 式“2 ”： a r = j 口 口，一真实平均比阻，m k g ； ，一修正因子，无因次。 ，= f ( 1 7 ) 式中： c o 一单位过滤面积的滤饼质量。 修正因子j 代表了过滤速度分布对平均比阻a 的修正。 由于实际过滤操作的影响因素多，物性不一，过滤效果不可预测，因此针对生产中的特 定物料进行应用性研究十分必要。近年来t i l l e r 9 1 、r u h t o n 1 、白户纹平1 等人在物料 过滤特性的测定方面也进行了专门研究。我国上海化工研究院就物料的浓度与颗粒大小、分 粕对过滤速度的影响，曾以瓷泥、铁黄粉为对象进行了研究，得到了一系列的重要结果1 。 实验表明： ( 1 ) 相同颗粒度下，进料浓度c 与滤饼比阻c c 之间呈指数关系( 粒径d 。2 3 7 0 “m ) ： - 1 6 8 0 1 0 9 c “6 ( 1 9 ) ( 2 ) 料浆浓度不变，物料的颗粒度与滤饼比阻也呈指数关系变化： 料浆浓度c = o 0 3 0 9 时， 0 【= 1 0 4 6 1 0 1 2 d n _ 1 “2 。( 1 一1 0 ) c = o 0 8 7 时， a = 5 6 8 7 x 1 0 1 d 。12 ” ( 1 1 1 ) ( 3 ) 粒径变化，对滤饼比阻也有影响。当粒径d o 芳香烃 环烷烃 烷烃 芳香烃和环烷烃的环数越多，越易被吸附。 4 2 过滤 过滤是白土精l l l 充i 程中最后一道工序，主要用来分离吸附脱色后的白土与润滑油。过滤 方式一般分为两种：第一种是只进行一次过滤即将精馏塔底油与白土混合后的粗油经压滤机 次就达到分离的目的。第二种是要经过二次过滤，即将精馏塔底油与白土混合后经第一次 压滤后，还不能将油中的含固量降到规定的指标，为保证润滑油的质量，还需采用滤纸滤布 组合作为过滤介质进行进一步精滤称为二段过滤。 一 4 3 操作方法评述 润滑油是炼油行业的主要产品之，随着工业生产的发展，产量在逐年增长，提高生产 能力是生产发展的需要。板框压滤机是润滑油的白土精制的主要设备，它处理能力的大小。 区接影响到润滑油的产量。然而长期以来，操作条件的合理性并没有得到人们的重视，这就 影响了设备潜力的发挥。 4 3 1 板框压滤机参数及过滤介质选用 过滤砸积：l1 7 9 2 m 2 ； 滤板尺寸：1 0 0 0 1 0 0 0 m m ； 框厚：6 0 r a m ； 过滤介质采用1 2 0 1 6 绦纶丝滤布，经纬3 9 2 7 根英寸，厚度0 9 4 1 r a m ，最高耐温1 2 0 c 1 3 0 c ，最大孔径2 1 7 pm ，平均孔径为1 6 2 um 。 滤纸最大孔径1 6um ，平均孔径为】0 um ，规格1 9 0 0 8 7 0 r a m 。现在实际操作中，采用两 层滤布加两层滤纸交错放置，仅滤纸消耗大约2 0 万张年。 4 3 2 目前板框压滤机的操作条件 进料温度： 1 3 0 。c ( 一般在1 0 0 c - - 1 2 0 c ) ： 进料压力：s 1 o m p a ： 处理量：1 5 m 1 h 台： 吹风压力：0 4 0 一0 5 0 m p a ： 吹风时间：3 0 分钟次台： 滤饼含油率： 一hf_l|i) f量，s 一tc日言r 一1)t-b 从图4 1 可以看出，同一浓度下，过滤压力不同，在相同时间内，单位过滤面积上 获得的滤液体积有明显的差别。当压力p = o 3 0 4 m p a 时，获得的滤液量最多。当过滤 j j 力进步提高获得的滤液量下降，也就是说过滤速率下降( 参看图4 2 ) 。这说明 咳物料所形成的滤饼为可压缩性滤饼，过滤压力升高，滤饼阻力增大导致过滤速率减小。 i31 平均过滤速率与过滤压力的关系 相同浓度下过滤速率随过滤压力变化，如图4 3 所示。 图4 3 过滤速率与过滤压力关系 图4 4 过滤速度与浓度关系 f i g4 - 3r e l a t i o no ff i l t r a t e r a t ea n dp r e s s u r e f i g 4 - 4r e l a t i o no ff i l t r a t e r a t ea n d c o n c e n t r a t i o n 图4 3 表明，同浓度下，当压力为0 3 m p a 时，过滤速率最高。当压力值升高时， 过滤速率下降。这说明滤饼过滤阻力随过滤压力升高在增加。 又由图4 2 和图4 3 可以看出，浓度较高时，压力为0 5 m p a 时料浆速率最低；而 订：浓度较低的情况下，压力为0 2 m p a 时，过滤速率最低。 1 3 2 过滤速率与过滤浓度的关系 如图4 4 为在不同过滤压力、滤饼厚度相同的情况下过滤速率与过滤浓度的关系。 由图4 4 可以看出，同压力下，随着料浆浓度的增加过滤速率呈上升趋势。根据过 滤基本方程，在推动力p 不变的情况下，只有过滤阻力降低才能使过滤速率升高，所以 曲线的变化，表明浓度增加，过滤形成的滤饼较为疏松而使过滤阻力相对减小。 2 滤饼比阻的测定结果 由公式( 4 - 2 ) 可得：a - 2 p ( 1 一m s ) k usp ( 4 - 5 ) 曲”砷曲钟加m 0 一，f邑奋h 因此在由实验曲线求得k 后，必然同时测定固液比s 、粘度u 、滤饼湿干比m 、密度 浓度测定结果 段进料、段进料( 段滤液) 、段滤液测定其含固量如表4 一l 所示 表4 一l几种悬浮液的浓度值 t a b l e 4 一lt h ec o n s i s t e n c ed a t aa b o uls o m es u s p e n d i n gli q u i d 样品种类段进料二段进料二段滤液实验室滤液 浓度1 04 w t 5 4 84 8 02 1 8 8 7 2 1 7 8 9 i ：实验事滤液是指在实验室条件f 用i ：厂生产使用的介质过滤所得滤液 过滤压力p 、滤饼湿干比m 、固液比s 见表4 2 。 表4 - 2 滤饼含油率数据表 t a b l e 4 - 2t h ed & t & s h e e fo fo i l & m o u n ti nt h ec & k e 浓度同渡比s过滤压力m p a滤饼含油率滤饼湿十比m 2 700 2 8 02 2 2 83 3 703 9 5 01 23 02 2 504 3 3 02 23 66 2 8o5 7 8 38 00 4 lo3 l4 9 5 3 00 9 8 1 03 9 53 6 7 0 9 05 8 4 05 l3 21 1 5 04 7 4 00 6 202 22 62 5 603 5 6 00 63 79 6 206 1 2 0 1 03 37 9 8 05 1 l 0 1 62 6 7 8 l03 6 6 7400 8 l02 22 38 3 603 】3 03 02 53 7 103 4 0 o3 62 l6 6 402 7 7 o4 4 2 54 3 003 4 2 00 63 05 5 204 3 9 0 1 23 1 7 8 004 6 6 o1 6 2 9 0 8 304 1 0 9601 0 602 2 2 5 0 7 003 3 5 0 3 12 54 1 603 4 l o3 6 2 81 0 903 9 l 04 42 7 2 6 803 7 5 2 2 滤饼比阻的求解 由实验所测得的滤液体积和对应的过滤时间的数值，计算出v 值( 单位过滤面积上 的滤液量一。z ) 和t v ( s m ) 的数值，如表4 3 所示。并以此为基础，在直角坐标下 作出t vv 的关系图，如图4 5 所示。 表4 3 ( 1 ) 浓度为2 7 时的t v 及v 值( 过滤压力0 2 2 m p a ) f a b e 4 3 ( 1 ) t h ed a t ao ft va n dv a tt h ec o n s i s t e n c e2 7p e r c e n t ( f ilie r a ti n gp r e s s u r e0 2 2 m p a ) v 1 0 。 4 5 2 26 0 2 96 7 8 4 7 5 3 78 2 9 19 7 9 81 0 5 5 2l l _ 3 0 6 t v x l 0 7 5 5 2 7 7 3 37 8 4 37 9 7 78 0 3 98 2 8 5 8 3 1 58 4 2 l 72 04 r 一一t t 一1 0 。o0 0b 1 2 v l o 。( 一，m 2 ) 图4 5 ( 1 )浓度为2 7 时的t v v 值关系图 f i 9 4 5 ( i ) t h er e l a t i o nf i go ft v va t t h ec o n s i s t e n c e2 7p e r c e n t 表4 3 ( 2 ) 浓度为3 8 时的t l v 及v 值 t a b l e 4 3 ( 2 ) t h ed a t ao ft va n dv a tt h ec o n s i s t e n c e3 8p e r c e n t t v t vx 1 0 5 s m p ( m p a ) o 1 21 1 4 3 5 1 15 1 3 1 1 5 6 71 1 6 7 4 1 17 9 5 1 1 8 7 5 1 2 0 4 71 2 1 7 4 02 27 5 4 57 6 7 47 7 6 4 7 8 8 07 9 6 38 0 9 28 2 2 68 3 5 2 0 3 l6 3 2 7 6 2 9 56 2 8 66 3 7 46 4 0 86 4 4 46 5 4 065 9 0 o4 050 1 84 9 8 55 0 8 4 50 9 9 5 1 4 85 2 1 35 2 3 953 1 5 o 5 l42 1 34 2 1 54 2 4 44 3 0 l4 3 0 74 4 1 34 4 7 04 5 2 5 v x l 0 。 45 2 25 2 7 66 0 2 96 7 8 47 5 3 782 9 190 4 597 9 9 一m 2 s 习 一bo q4 一一一一一p = o 1 2 m p a 一一 一一一里蝎2 m “一一 i 一+ e 上卸培n j 一一一 6 。o 。_ i 一一一_ i 口g t o 。一一 l 一一旦丑；l m _ 一 1 。_ r r _ _ 一r 1 4c o6o o o o1 0o o v x l o 3 ( m 3 n 2 ) 图4 5 ( 2 )浓度为3 8 时的t v - v 值关系图 f i 9 4 5 ( 2 ) t h er e l a t i o nf i go ft v - va tt h ec o n s i s t e n c e3 8p e r c e n t 表4 3 ( 3 ) 浓度为5 7 时的t v 及v 值 t a b l e 4 3 ( 3 ) t h ed a t ao ft va n dva tt h ec o n s i s t e n c e5 7p e r c e n t v4 5 2 25 2 7 66 0 2 96 7 8 47 5 3 7 8 2 9 19 0 4 59 7 9 9 t v9 3 5 49 3 9 79 5 1 99 6 5 29 8 3 71 0 0 1 7 1 0 2 0 5 l o3 l o t v 1 0 3 s r 一t 一一 一 a o 1 0 y xl o m 3 m 2 ) 图4 5 ( 3 ) 浓度为5 7 时的t v v 值关系图 f i 9 4 5 ( 3 ) t h er e l a t i o nf i go ft v va tt h ec o n s i s t e n c e5 7p e r c e n t 表4 3 ( 4 ) 浓度为7 4 时的t v 及v 值 t a b l e 43 ( 4 ) t h ed a t ao ft va n dva tt h ec o n s i s t e n c e7 4p e r c e n t 【、弋 t vx 1 0 5 s m p ( m p a ) o 0 62 3 4 52 3 3 9 2 3 9 82 3 5 42 4 2 l 2 4 6 22 5 2 7 2 5 8 8 o 1 01 57 8 51 61 0 31 6 4 9 91 6 8 4 51 7 1 3 6 0 1 5 81 44 4 l1 52 7 31 52 1 61 5 3 5 71 54 8 l1 5 4 8 71 5 7 3 61 57 6 8 02 2l o6 1 01 07 2 91 0 8 5 6i o 9 8 91 11 4 2 1 13 2 81 1 4 3 4 1 15 7 6 o 3 091 2 69 2 2 79 3 1 89 3 5 994 6 896 4 49 7 8 39 8 7 3 0 3 68 3 6 88 4 0 9 8 5 0 4 8 5 7 2 86 4 0 8 7 4 88 8 8 58 9 9 9 0 4 48 1 5 l8 2 0 7 8 2 1 48 3 1 2 8 3 6 58 4 3 08 5 3 28 6 4 5 v x l 03 m 3 m 2 s 45 2 25 2 7 66 0 2 96 7 8 47 5 3 78 2 9 19 0 4 59 7 9 9 t v x1 0 s m o o v x1 0 4 ( m 2 ) 图4 5 ( 4 ) 浓度为7 4 时的t v v 值关系图 f i 9 4 5 ( 4 ) t h er e l a t i o nf i go ft v - va tt h ec o n s i s t e n c e7 4p e r c e n t 表4 3 ( 5 ) 浓度为9 6 时的t v 及v 值 t a b i e 4 3 ( 5 ) t h ed a t ao ft va n dva tt h ec o n s i s t e n c e9 6p e r c e n t 膦 t vx 1 0 5 s m 00 62 7 4 8 72 7 7 6 22 8 0 1 92 8 4 9 82 8 9 4 32 94 7 22 9 9 0 43 0 3 2 1 0 1 21 7 7 5 61 7 8 4 4 1 8 0 8 9 1 8 0 2 t 1 8 1 4 51 8 3 0 51 83 5 9 01 61 61 8 l1 63 l l1 6 6 0 01 6 8 6 61 7 1 0 01 7 4 5 51 7 7 5 31 7 9 9 2 02 21 25 6 31 26 9 71 2 9 5 71 3 2 0 2 1 3 3 6 61 3 6 2 41 3 9 4 01 43 9 3 0 3 l1 0 0 6 6l o 1 3 81 0 2 6 21 0 4 4 2 1 0 6 0 91 0 8 0 91 0 9 8 31 1 2 0 3 03 6l o6 1 31 0 5 8 81 0 8 1 61 08 6 5l l0 2 7 1 1 1 9 61 1 3 1 7 1 15 3 2 0 4 48 8 7 99 0 1 39 2 4 59 4 0 49 5 4 49 7 8 09 9 0 8 1 0 0 8 7 v x l 0 m m 2 s 4 5 2 25 2 7 66 0 2 967 8 4 7 5 3 78 2 9 l9 0 4 597 9 9 vx1 0 4 ( m 一) 图4 5 ( 5 ) 浓度为9 6 时的t v v 值关系图 f i 9 4 5 ( 5 ) t h er e l a t i o nf i go ft v - va tt h ec o n s i s t e n c e9 6p e r c e n t 计算出t v - v 的关系图上各条直线的斜率，进而计算出k ( 物料过滤常数) 的值， 由表4 2 可查得不同过滤操作所得滤饼的湿干比m 及料浆的干湿比s 的值，将各参数的 值代入( 4 5 ) 式即可求的不同操作条件下的滤饼的比阻q 的值。 2 3 不同条件下的滤饼比阻 各浓度润滑油在不同过滤压力及浓度下形成的滤饼的比阻力系数o 的值如表4 - 4 所 叮、o 表4 4 不同过滤压力下形成的滤饼的比阻n t a b l e 4 4t h er e s i s t a n c ea o ft h ec a k ea td i f f e r e n tp r e s s u r e 润滑油浓度过滤压力p ( m p a ) 滤饼比阻a 1 0 1 。m k g 2 7 o 2 24 2 8 9 0 1 2 1 4 3 4 o2 23 3 8 3 3 803 l 3 4 9 0 0 3 9 5 3 5 1 0 o5 l 4 4 1 3 5 7o 2 2 3 1 5 0 o0 6 1 8 5 0 o 1 03 2 4 0 0 1 62 7 6 0 7 40 2 22 6 8 0 o 3 03 2 7 0 o 3 63 3 3 0 04 43 4 6 7 0 0 61 5 i o o1 21 7 3 2 o 1 6 2 3 8 0 9 602 22 5 3 0 0 3 13 2 5 0 o 3 63 5 5 0 04 43 6 7 2 将浓度为3 8 、7 4 、9 6 三组滤饼的比阻和与其对应的压力在直角坐标上表示出 来如图( 4 - 6 ) 所示。 由表4 4 及图4 - 6 可以看出，同一浓度料浆的滤饼比阻的值随着过滤压力的升高而 升高。这是由于，较高过滤压力形成的滤饼的结构致密孔隙较小，因而其阻力就较大； 相反，低过滤压力形成的滤饼的结构疏松，孔隙较大，因而阻力较小。 由滤饼比阻与过滤压力的关系可知，当过滤润滑油白土悬浮液时，也并非过滤压力 越高越合算。而将过滤压力控制在0 4 m p a 左右，是由于压力再升高将导致滤饼的比阻力 系数a 。的值变得很大增大了过滤的难度。 3 6 滤饼比阻 x 1 0 1 m k g4o o 10 0 r 一一r u t 一一r 一r _ _ o0 0 02 0040 0 6 0 过滤压力p ( m p a ) 图4 6 滤饼比阻与过滤压力的o - _ - p 关系图 f i 9 4 6t h er e l a t i o nf i go fa 一pb e t w e e nt h ec a k er e s i s t a n c e a n df il t r a t i n gp r e s s u r e 3 1 可压缩性系数n 按照第二章叙述，将表4 4 中的滤饼比阻d 以及与之对应的过滤压力p 值，在双 对数坐标上作出l o g 。- - l o g p 的关系图，则图中直线的斜率就是物料的可压缩性指数n 。 l o g0 7 r 一一一 ，0 0 1 0 9 p 图4 7l o go i _ 一l o g p 关系图 f i 9 4 7t h er e l a t i o nf i go f l o go - _ 1 0 9 p 由图4 7 可知： 浓度为3 8 的可压缩性指数为n = o 6 3 浓度为7 4 的可压缩性指数为n ，= o 6 0 浓度为9 6 的可压缩性指数为n 。= o 5 8 平均压缩性指数n = 0 6 0 左右。 4 过滤介质特性测定 4 1 段压滤过滤介质孔径与透水性能 经测定与筛选配置方案比较结果如表4 5 所示。 表4 5 一段压滤过滤介质孔径及透水性能 t a b l e4 - 5d i a m e t e ra n dd a n kp e r f o r m a n c eo f f i l t r a t i o nm a d i u mo n1 “p r e s s u r ef i l t r a t e r 介质类型最大孑l 径( u m )平均孔径( u m ) 透水率( m l m 2 s )透水阻力x 1 0 9 1 1 1 。 细滤布 1 0 9 3 5 7 7 9 22 9 4 11 0 1 3 9 粗滤布 3 1 8 3 52 0 4 3 21 0 0 63 4 6 8 粗滤布+ 1 4 0 0 7 4 9 87 7 l1 3 2 2 细滤布 从表4 5 可知，组合型过滤介质( 即粗滤布与细滤布组合使用) ，其7 l 径与透水性能 主要取决于较小孔径的过滤介质，但透水率大大下降，透水阻力加升，如截留效果可以 达到则可只用一层细滤布即可。 4 2 = 段压滤过滤介质孑l 径及透水性能 经测定与筛选配置方案比较，如表4 - 6 所示。 表4 - 6 二段压滤过滤介质孔径及透水性能 t a b l e4 - 6d i a m e t e ra n dd a n kp e r f o r m a n c eo f f i l t r a t i o nm a d i u mo n2 州p r e s s u r ef i l t r a t e r 介质类型最大孔径( u m )平均孔径( u m )透水率( m l m 2 s ) 透水阻力x 1 0 9 n l 1 3 9 2 71 0 1 5 96 5 8 78 9 81 1 3 5 8 一层滤纸 2 5 7 6 1 9 6 78 31 2 2 8 9 加3 9 2 7 二层滤纸 2 3 0 71 6 5 76 81 5 0 加3 9 2 7 从表4 - 6 可知3 9 2 7 分别与一层滤纸和二层滤纸组合，组合后的平均孔径、透水率、 透水阻力都主要由滤纸起作用。二层滤纸、一层滤纸分别与3 9 2 7 滤布组合、二层滤纸与 3 9 2 7 滤布组合透水阻力更大。 4 3 截留效果 从截留效果来比，我们采用二层滤纸加3 9 2 7 滤布和一层滤纸加3 9 2 7 滤布，进行恒 几过滤实验( 见表4 7 ) ，则前者截留效果好，但平均过滤速率低，与之相比一层滤纸加 3 9 2 7 滤椎过滤速率提高了6 3 2 。在实际生产中，只需对前4 0 多秒的滤液循环操作一次， 滤液质量就可以达到厂方要求( 见表4 7 ) 。 表4 7 不同过滤介质组合的滤液质量数值表 t a b l e4 - 7 q u a l i t i e so fd i f f e r e n tc o m b i n a t i o nf i l t r a t i o nm a d i u m 过滤介质型式最大孑l 径( u m )平均孔径(