一种硫酸钙晶须固液分离、洗涤及深度脱水系统及其使用方法与流程

1.本发明涉及纤维材料工程技术领域，尤其涉及一种硫酸钙晶须固液分离、洗涤及深度脱水系统及其使用方法。


背景技术：

2.硫酸钙晶须是一种以单晶形式生长的新型针状、具有均匀横截面、完整外形、内部结构完善的纤维亚纳米材料。具有高强度、高模量、高韧性、高绝缘性、耐磨耗、耐高温、耐酸碱、抗腐蚀、红外线反射性良好、易于表面处理、易与聚合物复合、无毒等诸多优良的理化性能。可用于树脂、塑料、橡胶、涂料、油漆、造纸、沥青、摩擦和密封材料中作补强增韧剂或功能型填料；又可直接作为过滤材料、保温材料、耐火隔热材料、红外线反射材料和包覆电线的高绝缘材料。
3.水热法是制备高品质晶须常用的方法，但是，其反应过程是在密闭反应釜中进行，温度较高(超过120℃)，而且带有一定的压力，由于材料及工艺的限制，反应结束不能立即高温带压出釜进行固液分离，必须将釜内压力降至常压才能出釜过滤。导致生产过程时间长、效率低，而且热量损失多。而且滤饼含水量高，影响干燥效果和产品质量。
4.授权号为cn 216799792 u的专利，公开了一种层叠式硫酸钙晶须分散架。由分散网和多根不锈钢管组成的分散架，承载抽滤脱水后的滤饼，在其中与乙醇混合，置换出滤饼中的水，然后再进行干燥。该方法可提高硫酸钙晶须粗品与无水乙醇接触效率，脱水速度快。但是，需要使用乙醇介质置换硫酸钙晶须中的水，置换后的废液处理困难，工艺流程长，成本高，而且乙醇易燃易爆，安全隐患高，不利于大规模生产。
5.授权号为cn207109151u的专利，公开了一种硫酸钙晶须生产系统。该方法采用真空带式过滤机进行过滤，在保温罩和真空抽滤作用下，液体经由气液分离罐汇集后排入水气回收系统再次利用，脱水过程中闪蒸汽化热通过排气口水气回收系统余热被回收。硫酸钙晶须滤饼由布料机均匀的布置在网带上，进入干燥炉进行干燥。该方法可以连续进出料，处理量大。但是滤饼含水量仍然较高，而且没有洗涤功能，不能有效控制硫酸钙晶须残留的可溶性盐离子浓度。
6.公开号为cn114197028a的专利，公开了一种硫酸钙晶须连续制备方法。该方法制备的硫酸钙晶须使用带式过滤机过滤，过滤溶液可返回系统循环使用。该方法可以连续进出料，处理量大。但是，滤饼含水量会比真空带式过滤机还要高，而且没有洗涤功能，不能有效控制硫酸钙晶须残留的可溶性盐离子浓度。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种硫酸钙晶须固液分离、洗涤及深度脱水系统及其使用方法，以高温箱式压滤机为主体，集成洗涤和热风深度脱水功能，整个过程包含过滤、洗涤和深脱水过程。上游设备结晶器中的高温料浆(120℃～150℃)在0.4～0.8mpa的压力下进入
高温箱式压滤机，挤压出的料浆滤液进入母液罐，留在高温箱式压滤机滤室内滤饼经过三级阶梯洗涤后，通入100～150℃的热风，最终滤饼含水量《25％，可溶性盐浓度符合产品要求。打开滤板，放出的滤饼经螺旋输送机到皮带。过滤过程中产生的残液收集到残液罐，返回高温箱式压滤机继续过滤。
8.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
9.本发明一种硫酸钙晶须固液分离、洗涤及深度脱水系统，包括：
10.过滤主机，采用暗流出液的高温厢式压滤机，脑阔中间进料孔进料和四角拥有的四个出液孔；其滤板采用耐高温增强聚丙烯材料，能够在温度≤150℃、压力≤0.8mpa条件下正常工作；高于120℃的高温料浆在0.4～0.8mpa的压力下经管道进入高温箱式压滤机进料口，固相被滤板拦截在滤室内，逐渐形成滤饼，液相透过滤布，通过滤板四角的四个出液孔排出，经盐度检测计检测排入母液罐中循环利用，高温箱式压滤机与母液罐之间配套耐高温、耐压、耐氯腐蚀输送泵；
11.集成洗涤装置，包括3个洗涤罐以及对应的管道和阀门，用于对滤饼进行阶梯式洗涤，去除附着的可溶性盐离子；洗涤液由中间进料孔进入滤室对滤饼进行洗涤，也可分别由四角的出液孔进入滤室对滤饼进行交叉洗涤，洗涤方式可以根据实际情况自由灵活调整；
12.集成残液回收装置，包括残液罐及对应的管道和阀门；当盐度检测计检测滤液不正常时，说明滤布或其他原因造成过滤异常，关闭母液罐进料阀门，将滤液排入残液罐；液罐中的料液由泵导入另一台压滤机再次进行过滤，或者待本台压滤机过滤正常后，将残液罐中的料液由泵导入本台压滤机再次进行过滤；
13.集成热风强制脱水装置，包括高压风机、管道和阀门；将温度100～150℃的热风通过高压风机由高温厢式压滤机四角的四个出液孔或者中间进料孔进入过滤主机，对滤饼交叉吹热风，进行强制脱水，将滤饼含水量降至25％以下；热风吹出的液体进入洗涤罐，进热风方式通过阀门控制；
14.集成母液回收装置，包括母液罐、输送泵、管道和阀门；过滤的滤液和盐浓度较高的洗涤液均回收进入母液罐，由母液罐泵入反应系统循环利用。
15.进一步的，一套或者多套高温厢式压滤机配备一套集成洗涤装置，可根据实际情况灵活配置。
16.进一步的，所述洗涤液经多次使用直至洗涤液可溶性盐浓度富集到一定程度后排入母液罐回收利用。
17.进一步的，所述集成残液回收装置与料液接触的部位均使用耐氯腐蚀材料。
18.进一步的，一套或者多套高温厢式压滤机配1个残液罐，可根据实际情况灵活配置。
19.进一步的，所述集成母液回收装置与料液接触的部位均使用耐氯腐蚀材料，所述母液罐使用搪瓷罐。
20.进一步的，所述高温箱式压滤机中心孔与反应釜出料孔相连，四个角的出液孔通过管道与对应的出液阀门连接，相邻两个出液阀门相互连通，再汇总到一个管道，经过盐浓度检测计之后，与母液灌、残液罐、洗涤罐1和洗涤罐2及对应的进液阀门相连；母液罐通过母液泵与上级系统相连；系统外清水通过清水罐阀门与清水罐连接，残液罐、洗涤罐1、洗涤罐2和清水罐通过对应的阀门经洗涤泵和洗涤主管道阀门与压滤机四角的出液阀门相连
清水罐出液阀门，j4-洗涤主管道阀门，j5-残液罐出液阀门；ks1、ks2、ks3、ks4-高温箱式压滤机四个角的出液阀门；r1、r2-进热风管道阀门。
具体实施方式
37.本发明经已过产业化生产实践验证，具体实施方式如下：
38.一种硫酸钙晶须固液分离、洗涤及深度脱水系统的使用方法，包括：
39.(1)反应釜内的物料在釜内压力作用下，由高温厢式压滤机的中间进料孔进入压滤机的滤室，液相透过滤布，通过滤板四角的四个出液孔排出，经盐度检测计检测排入母液罐中。固相被滤板拦截在滤室内，逐渐形成滤饼。
40.当盐度检测计检测滤液不正常(滤液浑浊)时，关闭母液罐进料阀门，开启残液罐进料阀门。残液罐中收集到的液体再返回压滤机进行过滤；
41.(2)当硫酸钙晶须在压滤机滤室内形成滤饼，且压滤机达到一定的过滤压力后，对滤饼进行洗涤，经盐浓度检测计检测的可溶性盐浓度符合要求即可停止洗涤。可以通过控制阀门开闭调整洗涤方式，例如：a.洗涤液由压滤机中间进料孔进入滤室，洗涤进料孔及滤饼，洗涤液由压滤机的四角出液孔排出；b.洗涤液由压滤机左侧出液孔进入滤室，透过滤板及滤布，对滤饼洗涤，洗涤液由压滤机右侧出液孔排出；c.洗涤液由压滤机右侧出液孔进入滤室，透过滤板及滤布，对滤饼洗涤，洗涤液由压滤机左侧出液孔排出。
42.(3)洗涤完成后，通入热风对滤饼进行强制深度脱水。热风在加压风机作用下，快速进入滤室，穿透滤饼后由出液孔排出，在高速气流和高温的作用下带走滤饼中的液体。可以通过控制阀门开闭调整吹热风方式，例如：a.热风由压滤机中间进料孔进入滤室，穿透滤饼后由压滤机的四角出液孔排出；b.热风由压滤机左侧出液孔进入滤室，穿透滤饼后由压滤机右侧出液孔排出；c.热风由压滤机右侧出液孔进入滤室，穿透滤饼后由压滤机左侧出液孔排出。
43.(4)洗涤及热风干燥结束后，自压滤机中卸出晶须滤饼。滤饼由皮带输送机输送至下一工序。
44.(5)母液回收。在压滤机过滤过程中，过滤出的滤液及可溶性盐浓度高的洗涤液排入母液灌，进行母液回收利用。
45.结合具体实施例和图1说明如下：
46.实施例1：
47.物料过滤
48.反应釜内的物料在釜内压力作用下，由高温厢式压滤机的中间进料孔进入压滤机的滤室。固相留在滤室形成滤饼，液相透过滤布，排入母液罐中，再经过母液泵返回系统继续使用。
49.滤饼洗涤
50.关闭其他阀门，打开阀门j3/j4/r2/h2，启动洗涤泵，洗涤液由压滤机中间进料孔进入滤室，洗涤进料孔及滤饼，洗涤液由滤板的四角排液孔排出，排出的滤液经盐度检测进入洗涤罐2内。
51.热风干燥
52.关闭其他阀门，打开阀门r1、r2、ks2、ks4、h1，热风在压力作用下，自压滤机的中间
进料孔吹入，穿透滤饼，带走滤饼中的液体，由四角处的孔排出，导入洗涤罐1内；关闭其他阀门，打开阀门r1、ks1、ks4、h1，热风在压力作用下，自压滤机的左侧出液孔吹入，穿透滤饼，带走滤饼中的液体，由压滤机的右侧出液孔排出，导入洗涤罐1内。
53.自压滤机中卸出晶须滤饼
54.滤饼由皮带输送机输送至下一工序。经检测，滤饼可溶性盐含量0.126％，含水量22.82％。
55.实施例2：
56.物料过滤
57.反应釜内的物料在釜内压力作用下，由高温厢式压滤机的中间进料孔进入压滤机的滤室。固相留在滤室形成滤饼，液相透过滤布，排入母液罐中，再经过母液泵返回系统继续使用。
58.滤饼洗涤
59.关闭其他阀门，打开阀门j2/j4/r2/h1，启动洗涤泵，洗涤液由压滤机中间进料孔进入滤室，洗涤进料孔及滤饼，洗涤液由滤板的四角排液孔排出，排出的滤液经盐度检测进入洗涤罐1内；对滤饼重复洗涤，关闭其他阀门。开启阀门j1/j4/ks2/ks3/h4，启动洗涤泵，洗涤泵将洗涤罐1内的洗涤液泵入压滤机右侧两孔内，透过滤板及滤布，对滤饼洗涤，洗涤后的液体自左侧两孔导出，排入母液灌内；关闭其他阀门，打开阀门j3/j4/ks1/ks4/h1，启动洗涤泵，洗涤泵将清水罐内的洗涤液泵入压滤机左侧两孔内，透过滤板及滤布，对滤饼洗涤，洗涤后的液体自右侧两孔导出，排入洗涤罐1内。
60.热风干燥
61.关闭其他阀门，打开阀门r1、r2、ks2、ks4、h2，热风在压力作用下，自压滤机的中间进料孔吹入，穿透滤饼，带走滤饼中的液体，由四角处的孔排出，导入洗涤罐2内；关闭其他阀门，打开阀门r1、ks1、ks4、h2，热风在压力作用下，自压滤机的左侧出液孔吹入，穿透滤饼，带走滤饼中的液体，由压滤机的右侧出液孔排出，导入洗涤罐2内；关闭其他阀门，打开阀门r1、ks2、ks3、h2，热风在压力作用下，自压滤机的右侧出液孔吹入，穿透滤饼，带走滤饼中的液体，由压滤机的左侧出液孔排出，导入洗涤罐2内。
62.自压滤机中卸出晶须滤饼
63.滤饼由皮带输送机输送至下一工序。经检测，滤饼可溶性盐含量0.053％，含水量19.65％。
64.实施例3：
65.物料过滤
66.反应釜内的物料在釜内压力作用下，由高温厢式压滤机的中间进料孔进入压滤机的滤室。固相留在滤室形成滤饼，液相透过滤布，排入母液罐中，再经过母液泵返回系统继续使用。
67.滤饼洗涤
68.关闭其他阀门，打开阀门j1/j4/r2/h2，启动洗涤泵，洗涤液由压滤机中间进料孔进入滤室，洗涤进料孔及滤饼，洗涤液由滤板的四角排液孔排出，排出的滤液经盐度检测进入洗涤罐2内；对滤饼重复洗涤，关闭其他阀门。开启阀门j2/j4/ks2/ks3/h1，启动洗涤泵，洗涤泵将洗涤罐2内的洗涤液泵入压滤机右侧两孔内，透过滤板及滤布，对滤饼洗涤，洗涤
后的液体自左侧两孔导出，排入洗涤罐1内；关闭其他阀门，打开阀门j1/j4/ks1/ks4/h2，启动洗涤泵，洗涤泵将清水罐内的洗涤液泵入压滤机左侧两孔内，透过滤板及滤布，对滤饼洗涤，洗涤后的液体自右侧两孔导出，排入洗涤罐2内。
69.热风干燥
70.关闭其他阀门，打开阀门r1、r2、ks2、ks4、h1，热风在压力作用下，自压滤机的中间进料孔吹入，穿透滤饼，带走滤饼中的液体，由四角处的孔排出，导入洗涤罐1内；关闭其他阀门，打开阀门r1、ks2、ks3、h1，热风在压力作用下，自压滤机的右侧出液孔吹入，穿透滤饼，带走滤饼中的液体，由压滤机的左侧出液孔排出，导入洗涤罐1内。
71.自压滤机中卸出晶须滤饼
72.滤饼由皮带输送机输送至下一工序。经检测，滤饼可溶性盐含量0.081％，含水量21.46％。
73.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种硫酸钙晶须固液分离、洗涤及深度脱水系统，其特征在于，包括：过滤主机，采用暗流出液的高温厢式压滤机，包括中间进料孔进料和四角拥有的四个出液孔；其滤板采用耐高温增强聚丙烯材料，能够在温度≤150℃、压力≤0.8mpa条件下正常工作；高于120℃的高温料浆在0.4～0.8mpa的压力下经管道进入高温箱式压滤机进料口，固相被滤板拦截在滤室内，逐渐形成滤饼，液相透过滤布，通过滤板四角的四个出液孔排出，经盐度检测计检测排入母液罐中循环利用，高温箱式压滤机与母液罐之间配套耐高温、耐压、耐氯腐蚀输送泵；集成洗涤装置，包括3个洗涤罐以及对应的管道和阀门，用于对滤饼进行阶梯式洗涤，去除附着的可溶性盐离子；洗涤液由中间进料孔进入滤室对滤饼进行洗涤，也可分别由四角的出液孔进入滤室对滤饼进行交叉洗涤，洗涤方式可以根据实际情况自由灵活调整；集成残液回收装置，包括残液罐及对应的管道和阀门；当盐度检测计检测滤液不正常时，说明滤布或其他原因造成过滤异常，关闭母液罐进料阀门，将滤液排入残液罐；液罐中的料液由泵导入另一台压滤机再次进行过滤，或者待本台压滤机过滤正常后，将残液罐中的料液由泵导入本台压滤机再次进行过滤；集成热风强制脱水装置，包括高压风机、管道和阀门；将温度100～150℃的热风通过高压风机由高温厢式压滤机四角的四个出液孔或者中间进料孔进入过滤主机，对滤饼交叉吹热风，进行强制脱水，将滤饼含水量降至25％以下；热风吹出的液体进入洗涤罐，进热风方式通过阀门控制；集成母液回收装置，包括母液罐、输送泵、管道和阀门；过滤的滤液和盐浓度较高的洗涤液均回收进入母液罐，由母液罐泵入反应系统循环利用。2.根据权利要求1所述的硫酸钙晶须固液分离、洗涤及深度脱水系统，其特征在于，一套或者多套高温厢式压滤机配备一套集成洗涤装置，可根据实际情况灵活配置。3.根据权利要求1所述的硫酸钙晶须固液分离、洗涤及深度脱水系统，其特征在于，所述洗涤液经多次使用直至洗涤液可溶性盐浓度富集到一定程度后排入母液罐回收利用。4.根据权利要求1所述的硫酸钙晶须固液分离、洗涤及深度脱水系统，其特征在于，所述集成残液回收装置与料液接触的部位均使用耐氯腐蚀材料。5.根据权利要求1所述的硫酸钙晶须固液分离、洗涤及深度脱水系统，其特征在于，一套或者多套高温厢式压滤机配1个残液罐，可根据实际情况灵活配置。6.根据权利要求1所述的硫酸钙晶须固液分离、洗涤及深度脱水系统，其特征在于，所述集成母液回收装置与料液接触的部位均使用耐氯腐蚀材料，所述母液罐使用搪瓷罐。7.根据权利要求1所述的硫酸钙晶须固液分离、洗涤及深度脱水系统，其特征在于，所述高温箱式压滤机中心孔与反应釜出料孔相连，四个角的出液孔通过管道与对应的出液阀门连接，相邻两个出液阀门相互连通，再汇总到一个管道，经过盐浓度检测计之后，与母液灌、残液罐、洗涤罐1和洗涤罐2及对应的进液阀门相连；母液罐通过母液泵与上级系统相连；系统外清水通过清水罐阀门与清水罐连接，残液罐、洗涤罐1、洗涤罐2和清水罐通过对应的阀门经洗涤泵和洗涤主管道阀门与压滤机四角的出液阀门相连接；外界热风通过热风控制阀门，经洗涤罐道和晶须进料管道分别与压滤机中心孔和四角出液阀门连接。8.根据权利要求1或7所述的硫酸钙晶须固液分离、洗涤及深度脱水系统的使用方法，其特征在于，包括：
(1)反应釜内的物料在釜内压力作用下，由高温厢式压滤机的中间进料孔进入压滤机的滤室，液相透过滤布，通过滤板四角的四个出液孔排出，经盐度检测计检测排入母液罐中，固相被滤板拦截在滤室内，逐渐形成滤饼；当盐度检测计检测滤液不正常时，关闭母液罐进料阀门，开启残液罐进料阀门，残液罐中收集到的液体再返回压滤机进行过滤；(2)当硫酸钙晶须在压滤机滤室内形成滤饼，且压滤机达到一定的过滤压力后，对滤饼进行洗涤，经盐浓度检测计检测的可溶性盐浓度符合要求即可停止洗涤；通过控制阀门开闭调整洗涤方式：a.洗涤液由压滤机中间进料孔进入滤室，洗涤进料孔及滤饼，洗涤液由压滤机的四角出液孔排出；b.洗涤液由压滤机左侧出液孔进入滤室，透过滤板及滤布，对滤饼洗涤，洗涤液由压滤机右侧出液孔排出；c.洗涤液由压滤机右侧出液孔进入滤室，透过滤板及滤布，对滤饼洗涤，洗涤液由压滤机左侧出液孔排出；(3)洗涤完成后，通过高压风机通入热风对滤饼进行强制深度脱水；热风在加压风机作用下，快速进入滤室，穿透滤饼后由出液孔排出，在高速气流和高温的作用下带走滤饼中的液体；通过控制阀门开闭调整吹热风方式：a.热风由压滤机中间进料孔进入滤室，穿透滤饼后由压滤机的四角出液孔排出；b.热风由压滤机左侧出液孔进入滤室，穿透滤饼后由压滤机右侧出液孔排出；c.热风由压滤机右侧出液孔进入滤室，穿透滤饼后由压滤机左侧出液孔排出。(4)洗涤及热风干燥结束后，自压滤机中卸出晶须滤饼；滤饼由皮带输送机输送至下一工序；(5)母液回收在压滤机过滤过程中，过滤出的滤液及可溶性盐浓度高的洗涤液排入母液灌，进行母液回收利用。

技术总结
本发明公开了一种硫酸钙晶须固液分离、洗涤及深度脱水系统，包括：过滤主机；集成洗涤装置；集成残液回收装置；集成热风强制脱水装置；集成母液回收装置。还公布了其使用方法。本发明的目的是提供一种硫酸钙晶须固液分离、洗涤及深度脱水系统及其使用方法，最终滤饼含水量<25％，可溶性盐浓度符合产品要求，同时该系统及方法即节约了资源又降低了能耗。及方法即节约了资源又降低了能耗。及方法即节约了资源又降低了能耗。


技术研发人员：闫国英 史培阳 贾中帅 王继平 刘承军 周鑫 李兆阳 张治军 殷培博
受保护的技术使用者：河南大张过滤设备有限公司
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/10/7