非均相物系的分離

非均相物系的分離

概述

常見非均相物系分析的方法

重力沉降和離心沉降

過濾1概述非均相物系是指存在兩個（兩個以上）相的混合物，比如霧（氣相-液相）、煙塵（氣相-固相）等為氣體非均相系；懸浮液（液相-固相）、乳濁液（兩種不同的液相）等液體非均相系，還有兩種不同固體構(gòu)成的固體非均相物系2分散相：物系中處于分散狀態(tài)的物質(zhì)如：催化裂化煙道氣中的顆粒，煉廠污水中的油滴等。連續(xù)相：包圍分散物質(zhì)且處于連續(xù)狀態(tài)的物質(zhì)，又稱為分散介質(zhì)。3非均相物系分離在生產(chǎn)中有哪些應(yīng)用呢？41.滿足對連續(xù)性相和分散相進(jìn)一步加工的需要碳酸氫氨懸浮液52.回收有價(jià)值的物質(zhì)3.除去下一工序的有害物質(zhì)（氣體在進(jìn)入壓縮機(jī)前，必須除去其中的液滴或者固體顆粒，在離開壓縮機(jī)后也要除去油沫或者水沫）4.保障健康安全環(huán)保非均相物系的分離操作幾乎遍及所有化工廠，所以：1.了解常見非均相系的分離方法和使用場合；2.弄清沉降、過濾分析的分離上午過程原因和影響因素；3.學(xué)會選用和操作典型非均相分離設(shè)備常見的非均相物系如何分離呢？沉降分離法----利用連續(xù)性相和分散相之間的密度差異和外界某種機(jī)械力的作用，使顆粒和流體發(fā)生相對運(yùn)動而分離。有重力沉降、離心沉降、慣性沉降過濾分離法----利用兩種相對多孔介質(zhì)穿透性的差異，在某種推動力的作用之下分離

。有重力過濾、加壓過濾、離心過濾靜電分離法、濕洗分離法、聲波塵除和熱塵除法......6沉降

沉降是借助外力作用，使兩項(xiàng)發(fā)生相對運(yùn)動而實(shí)現(xiàn)分離的操作。有離心沉降、重力沉降和慣性沉降7重力沉降：在重力的作用之下，使流體和顆粒之間發(fā)生相對運(yùn)動而得以分離的操作。它可以分離含塵氣體和懸浮液。分析重力沉降重力沉降速度根據(jù)顆粒在沉降過程中是否受到其他粒子、流體運(yùn)動、器壁的影響，將沉降分為自由沉降和干擾沉降。自由沉降：顆粒在沉降過程中不受周圍顆粒、流體以及器壁的影響，是一種理想的沉降狀態(tài)。分析重力沉降重力沉降速度如圖所示，直徑為d，密度為ρs的光滑球形顆粒至于密度為ρ的靜止流體中，開始自由降落。此時(shí)FgFdFb1.為阻力系數(shù)，沒有單位2.A為顆粒在垂直其運(yùn)動方向上的投影面積，3.u為顆粒的相對降落速度分析重力沉降重力沉降速度

FgFdFb根據(jù)牛頓第二定律剛開始，u=0，a↑，當(dāng)u達(dá)到一定值時(shí)，合力為零，此時(shí)a=0顆粒便以恒定速度ut繼續(xù)下降分析重力沉降重力沉降速度

FgFdFb阻力系數(shù)是顆粒與流體運(yùn)動時(shí)雷諾數(shù)的函數(shù)在生產(chǎn)中非均相物系的顆粒有時(shí)并非球形顆粒。非球形顆粒和球形顆粒的差異用球形度φs來表示分析重力沉降重力沉降速度

FgFdFb對于非球形顆粒時(shí)，要計(jì)算雷諾數(shù)，應(yīng)該取de=d，則阻力系數(shù)ξ：13分析重力沉降重力沉降速度

當(dāng)φs=1時(shí)，根據(jù)雷諾數(shù)的大小可將圖分為三個沉降區(qū)分析重力沉降重力沉降速度

當(dāng)φs=1時(shí)，根據(jù)雷諾數(shù)的大小可將圖分為三個沉降區(qū)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值可知，沉降過程中的大多數(shù)屬于層流區(qū)，因此在進(jìn)行試差時(shí)，通常設(shè)在層流區(qū)分析重力沉降分析重力沉降1.重力沉降速度

2.實(shí)際沉降---干擾沉降，在沉降過程中受到的干擾因素（1）顆粒含量的影響（2）顆粒形狀的影響（3）顆粒大小的影響（4）流體性質(zhì)的影響（5）流體流動的影響（6）器壁的影響重力沉降設(shè)備一、降塵室⒈結(jié)構(gòu)作用：分離氣固混合物18⒉計(jì)算簡化假定：

將降塵室簡化為高H、寬b、長L的矩形方體，入口端氣體中的顆粒均勻分布在整個截面上。氣流速度沉降速度19

顆粒沉降的條件為tt≤

tR

，即停留時(shí)間(顆粒通過降塵室的時(shí)間):

tR

=L/u

；u=qv/BH沉降時(shí)間(顆粒從高度為H的頂部降至底部所需時(shí)間):tt

=H/ut

。公式推導(dǎo)：

分離條件：20

離心沉降徑向（沉降）速度切向速度實(shí)際速度利用離心力的作用將非均相混合物中的顆粒分離出來的單元操作稱為離心沉降過程。21參照重力沉降速度離心分離因數(shù)KC：可推導(dǎo)出離心沉降速度：物理意義：要提高Kc，可以通過增大半徑R和轉(zhuǎn)速ns來實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)實(shí)當(dāng)中通過增大轉(zhuǎn)速并適當(dāng)減小半徑來實(shí)現(xiàn)Kc的增大離心沉降22離心沉降設(shè)備一、旋風(fēng)分離器基本結(jié)構(gòu)與操作原理用途：適用于含顆粒濃度為0.01～500g/m3、粒度不小于5μm的氣體凈化與顆粒回收操作，尤其是各種氣-固流態(tài)化裝置的尾氣處理。23旋風(fēng)分離器的壓降：旋風(fēng)分離器的特點(diǎn)：流量大、壓頭低。經(jīng)驗(yàn)公式：

阻力系數(shù)ξ主要由旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)決定,常用型號的旋風(fēng)分離器ξ值在5.0～8.0之間；

標(biāo)準(zhǔn)旋分：ξ=8.0

壓降一般控制在0.5~2kPa左右，采取縮小直徑、多臺并聯(lián)的方式滿足分離效率與大氣量的要求。24旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分類

旋風(fēng)分離器分類繁多，分類方法也各有不同；按結(jié)構(gòu)形式可分為：長錐體、圓筒體、擴(kuò)散式以及旁通式。我國已定型了多種旋風(fēng)分離器，制定了標(biāo)準(zhǔn)系列，常用的有CLT、CLT/A、CLP/A、CLP/B以及CLK型等。25PV型粗旋風(fēng)分離器PV型外置旋風(fēng)分離器PV型單級旋風(fēng)分離器PV型一、二級旋風(fēng)分離器26長嶺煉油化工有限公司的旋風(fēng)分離器在預(yù)組裝九江石油化工廠的旋風(fēng)分離器在預(yù)組裝上海氯堿股份有限公司的氧氯化反應(yīng)旋風(fēng)分離器在預(yù)組裝27過濾的基本概念濾漿——液固懸浮液，過濾的原料。濾液——過濾后得到的液體產(chǎn)品。濾餅——過濾后得到的固體產(chǎn)品。過濾：利用重力或人為造成的壓差使懸浮液通過多孔性過濾介質(zhì)，將固體顆粒截留，從而實(shí)現(xiàn)固-液分離的單元操作。28一、過濾方式

過濾介質(zhì)為織物、多孔材料或膜等，孔徑可大于最小顆粒的粒徑。過濾初期，部分小顆?？梢赃M(jìn)入或穿過介質(zhì)的小孔，后因顆粒的架橋作用使介質(zhì)的孔徑縮小形成有效的阻擋。

被截留在介質(zhì)表面的顆粒形成濾渣層（濾餅），透過濾餅層的則是被凈化了的濾液。隨濾餅的形成，真正起過濾介質(zhì)作用的是濾餅，而非過濾介質(zhì)本身，故稱作濾餅過濾。濾餅過濾主要用于含固量較大（>1%）的場合。濾餅過濾(表面過濾)：29深層過濾：

過濾介質(zhì)一般為介質(zhì)層較厚的濾床類（如沙層、硅藻土等）；小于介質(zhì)孔隙的顆?？蛇M(jìn)入到介質(zhì)內(nèi)部，在長而曲折的孔道中被截留并附著于介質(zhì)之上；深層過濾無濾餅形成，主要用于凈化含固量很少（<0.1%）的流體，如水的凈化、煙氣除塵等。30二、過濾介質(zhì)濾餅支撐物，應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和較小的流動阻力、相應(yīng)的耐腐蝕性和耐熱性；多孔、理化性質(zhì)穩(wěn)定、耐用和可反復(fù)使用?？椢锝橘|(zhì)：

最常用的過濾介質(zhì)，工業(yè)上稱為濾布(網(wǎng))；由天然纖維、玻璃纖維、合成纖維或者金屬絲編織而成，如棉花、麻、羊毛、絲、石棉等，以棉織的帆布、斜紋布及毛織的呢絨等應(yīng)用最廣；可截留的最小顆粒視網(wǎng)孔大小而定，一般在幾到幾十（5～65μm）微米范圍。31粒狀介質(zhì)：

由細(xì)石、沙、木炭、硅藻土之類的固體顆粒堆積而成的床層，稱作濾床，用作過濾介質(zhì)使含少量懸浮物的液體澄清；常用于深層過濾。多孔固體介質(zhì)：

用多孔陶瓷、塑料、金屬等粉末燒結(jié)成型而制得的多孔性片狀、板狀或管狀的各種多孔性固體材料；此類介質(zhì)較厚，孔道細(xì)，能截留1～3mm的微小顆粒。多孔膜：

由特殊工藝合成的聚合物薄膜，最常見的是醋酸纖維膜與聚酰胺膜；膜過濾屬精密過濾或超濾(ultrafiltration)，可以分離5nm的微粒。321濾餅的壓縮性濾餅不可壓縮濾餅:

可壓縮濾餅:顆粒有一定的剛性，所形成的濾餅并不因所受的壓力差而變形。顆粒比較軟，所形成的濾餅在壓差的作用下變形，使濾餅中的流動通道變小，阻力增大。三、濾餅的壓縮性和助濾劑332