非均相物系分離操作技術(shù)

非均相物系分離操作技術(shù)任務(wù)一：了解非均相物系分離過(guò)程任務(wù)二：非均相物系分離過(guò)程分析任務(wù)三：非均相物系分離設(shè)備選擇與操作情境五2024/4/8

非均相物系分離操作技術(shù)一、非均相物系分離過(guò)程案例二、非均相物系分離操作分類(lèi)三、非均相物系分離操作應(yīng)掌握的知識(shí)和能力任務(wù)一

了解非均相物系分離過(guò)程2024/4/8一、非均相物系分離過(guò)程案例非均相物系是指存在兩個(gè)（或兩個(gè)以上）相的混合物，物系內(nèi)部存在相界面，且界面兩側(cè)的物料性質(zhì)截然不同，如霧（氣相－液相）、煙塵（氣相－固相）、懸浮液（液相－固相）、乳濁液（兩種液相）等等。非均相物系中，有一相處于分散狀態(tài)，稱(chēng)為分散相，如霧中的小水滴、煙塵中的塵粒、懸浮液中的固體顆粒；另一相必然處于連續(xù)狀態(tài)，稱(chēng)為連續(xù)相（或分散介質(zhì)）。（一）非均相物系分離過(guò)程在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用化工生產(chǎn)中非均相物系分離的目的：①滿(mǎn)足對(duì)連續(xù)相或分散相進(jìn)一步加工的需要。如從懸浮液中分離出碳酸氫氨。②回收有價(jià)值的物質(zhì)。如由旋風(fēng)分離器分離出最終產(chǎn)品。③除去對(duì)下一工序有害的物質(zhì)。如氣體在進(jìn)壓縮機(jī)前，必須除去其中的液滴或固體顆粒，在離開(kāi)壓縮機(jī)后也要除去油沫或水沫。④減少對(duì)環(huán)境的污染。在化工生產(chǎn)中，非均相物系的分離操作常常是從屬的，但卻是非常重要的，有時(shí)甚至是關(guān)鍵的。1、發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺(AC)的生產(chǎn)先用尿素與次氯酸鈉及氫氧化鈉在100℃下反應(yīng)生成水合肼；將水合肼投入縮合釜內(nèi)與硫酸形成硫酸肼，再與尿素縮合，然后于氧化罐內(nèi)在溴化鈉存在下通入氯氣氯化；再經(jīng)水洗、離心分離、及旋風(fēng)分離器分離即得成品。（二）非均相物系分離過(guò)程過(guò)程案例2、接觸法生產(chǎn)硫酸硫鐵礦石在爐內(nèi)沸騰焙燒，生成的爐氣及細(xì)粒礦塵從爐頂排出，SO2爐氣依次經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離器、文氏管洗滌器、泡沫洗滌塔、電除霧器、干燥塔以?xún)艋癄t氣。從文、泡、電水洗流程收集的污水集中到解吸塔，利用空氣把溶解的SO2吹出，送回系統(tǒng)中去。解吸塔排出的污水處理后循環(huán)使用。二、非均相物系分離操作分類(lèi)

由于非均相物系中分散相和連續(xù)相具有不同的物理性質(zhì)，故工業(yè)生產(chǎn)中多采用機(jī)械方法對(duì)兩相進(jìn)行分離。其方法是設(shè)法造成分散相和連續(xù)相之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其分離規(guī)律遵循流體力學(xué)基本規(guī)律。常見(jiàn)方法有如下幾種。分離方法原理及分類(lèi)沉降分離法利用連續(xù)相與分散相的密度差異，借助某種機(jī)械力的作用，使顆粒和流體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而得以分離。根據(jù)機(jī)械力的不同，可分為重力沉降、離心沉降和慣性沉降過(guò)濾分離法利用兩相對(duì)多孔介質(zhì)穿透性的差異，在某種推動(dòng)力的作用下，使非均相物系得以分離。根據(jù)推動(dòng)力的不同，可分為重力過(guò)濾、加壓（或真空）過(guò)濾和離心過(guò)濾靜電分離法利用兩相帶電性的差異，借助于電場(chǎng)的作用，使兩相得以分離。屬于此類(lèi)的操作有電除塵、電除霧等濕洗分離法使氣固混合物穿過(guò)液體，固體顆粒粘附于液體而被分離出來(lái)。工業(yè)上常用的此類(lèi)分離設(shè)備有泡沫除塵器、湍球塔、文氏管洗滌器等三、非均相物系分離操作應(yīng)掌握的知識(shí)和能力從以上分析可以看出，要解決化工生產(chǎn)過(guò)程中的有關(guān)非均相物系分離問(wèn)題，掌握其設(shè)備及操作技術(shù)，應(yīng)該具備如下知識(shí)能力：1、常見(jiàn)非均相物系分離的分離方法及適用場(chǎng)合；2、沉降、過(guò)濾分離的過(guò)程原理與影響因素；3、典型分類(lèi)設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、操作與選用。

非均相物系分離操作技術(shù)一、重力沉降二、離心沉降三、過(guò)濾任務(wù)二

非均相物系分離過(guò)程分析2024/4/8一、重力沉降沉降操作是靠重力的作用，利用分離物質(zhì)與分散介質(zhì)的密度差異，使之發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而得以分離的操作，稱(chēng)為重力沉降。重力沉降既可分離含塵氣體，也可分離懸浮液。（一）重力沉降速度1、自由沉降與自由沉降速度

顆粒在沉降過(guò)程中不受周?chē)w粒、流體及器壁影響的沉降稱(chēng)為自由沉降，否則稱(chēng)為干擾沉降。顆粒的沉降可分為兩個(gè)階段：加速沉降階段和恒速沉降階段。對(duì)于細(xì)小顆粒，沉降的加速階段很短，加速沉降階段沉降的距離也很短。因此，加速沉降階段可以忽略，近似認(rèn)為顆粒始終以u(píng)t恒速沉降，此速度稱(chēng)為顆粒的沉降速度，對(duì)于自由沉降，則稱(chēng)為自由沉降速度。重力沉降速度:阻力系數(shù):滯流區(qū)或斯托克斯（Stokes）定律區(qū)（10－4<Ret<1）

ζ=過(guò)渡區(qū)或艾侖(Allen)定律區(qū)(1<Ret<103)ζ=湍流區(qū)或牛頓(Newton)定律區(qū)（103<Ret<2×105）

ζ=0.44重力沉降速度:滯流區(qū)過(guò)渡區(qū)湍流區(qū)沉降速度的計(jì)算:

要計(jì)算沉降速度ut，必須先確定沉降區(qū)域，但由于ut待求，則Ret未知，沉降區(qū)域無(wú)法確定。為此，需采用試差法，先假設(shè)顆粒處于某一沉降區(qū)域，按該區(qū)公式求得ut，然后算出Ret，如果在所設(shè)范圍內(nèi)，則計(jì)算結(jié)果有效；否則，需另選一區(qū)域重新計(jì)算，直至算得Ret與所設(shè)范圍相符為止。由于沉降操作中所處理的顆粒一般粒徑較小，沉降過(guò)程大多屬于層流區(qū)，因此，進(jìn)行試差時(shí)，通常先假設(shè)在層流區(qū)。

試差法

假設(shè)沉降屬于層流區(qū)

方法：ut

Ret

Ret＜1

ut為所求Ret＞1

艾倫公式求ut判斷……公式適用為止2、實(shí)際沉降及其影響因素

因素對(duì)實(shí)際沉降速度的影響顆粒含量顆粒含量較大，周?chē)w粒的存在和運(yùn)動(dòng)將改變?cè)瓉?lái)單個(gè)顆粒的沉降，使顆粒的沉降速度較自由沉降時(shí)小顆粒形狀對(duì)于同種顆粒，球形顆粒的沉降速度要大于非球形顆粒的沉降速度顆粒大小粒徑越大，沉降速度越大，越容易分離。如果顆粒大小不一，大顆粒將對(duì)小顆粒產(chǎn)生撞擊，其結(jié)果是大顆粒的沉降速度減小而對(duì)沉降起控制作用的小顆粒的沉降速度加快，甚至因撞擊導(dǎo)致顆粒聚集而進(jìn)一步加快沉降流體性質(zhì)流體與顆粒的密度差越大，沉降速度越大；流體粘度越大，沉降速度越小，對(duì)于高溫含塵氣體的沉降，通常需先散熱降溫，以便獲得更好的沉降效果流體流動(dòng)對(duì)顆粒的沉降產(chǎn)生干擾，為了減少干擾，進(jìn)行沉降時(shí)要盡可能控制流體流動(dòng)處于穩(wěn)定的低速器壁器壁的干擾主要有兩個(gè)方面：一是摩擦干擾，使顆粒的沉降速度下降；二是吸附干擾，使顆粒的沉降距離縮短二、離心沉降離心沉降是利用連續(xù)相與分散相在離心力場(chǎng)中所受離心力的差異使重相顆粒迅速沉降實(shí)現(xiàn)分離的操作。適于分離兩相密度差較小，顆粒粒度較細(xì)的非均相物系。慣性離心力場(chǎng)與重力場(chǎng)的區(qū)別

重力場(chǎng)離心力場(chǎng)力場(chǎng)強(qiáng)度重力加速度gut2/R

指向地心

沿旋轉(zhuǎn)半徑從中心指向外周

Fg=mg

作用力

方向離心沉降速度是指重相顆粒相對(duì)于周?chē)黧w的運(yùn)動(dòng)速度。（一）離心沉降速度滯流區(qū)：ur=過(guò)渡區(qū)：

ur=0.153湍流區(qū)：ut=1.74離心沉降速度遠(yuǎn)大于重力沉降速度，其原因是離心力場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于重力場(chǎng)強(qiáng)度。對(duì)于離心分離設(shè)備，通常用兩者的比值來(lái)表示離心分離效果，稱(chēng)為離心分離因數(shù)，用Kc表示，即：

分離因數(shù)是離心分離設(shè)備的重要指標(biāo)。要提高Kc，可通過(guò)減小半徑和增大轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)，但出于對(duì)設(shè)備強(qiáng)度、制造、操作等方面的考慮，實(shí)際上，通常采用提高轉(zhuǎn)速并適當(dāng)縮小半徑的方法來(lái)獲得較大的Kc。

（二）離心分離因數(shù)Kc

Kc=盡管離心分離沉降速度大、分離效率高，但離心分離設(shè)備較重力沉降設(shè)備復(fù)雜，投資費(fèi)用大，且需要消耗能量，操作嚴(yán)格而費(fèi)用高。因此，綜合考慮，不能認(rèn)為對(duì)任何情況，采用離心沉降都優(yōu)于重力沉降，例如，對(duì)分離要求不高或處理量較大的場(chǎng)合采用重力沉降更為經(jīng)濟(jì)合理，有時(shí)，先用重力沉降再進(jìn)行離心分離也不失為一種行之有效的方法。

三、過(guò)濾（一）過(guò)濾的概念過(guò)濾：利用能讓液體通過(guò)而截留固體顆粒的多孔介質(zhì)（過(guò)濾介質(zhì)），使懸浮液中固液得到分離的單元操作。濾漿：過(guò)濾操作中所處理的懸浮液通過(guò)多孔介質(zhì)的液體

濾液

被截留住的固體物質(zhì)

濾渣（濾餅）

實(shí)現(xiàn)過(guò)濾操作的外力有重力、壓力、離心力，化工中應(yīng)用最多的是壓力過(guò)濾。（二）過(guò)濾操作分類(lèi)分類(lèi)特點(diǎn)及應(yīng)用濾餅過(guò)濾濾餅過(guò)濾是利用濾餅本身作為過(guò)濾隔層的一種過(guò)濾方式。在過(guò)濾開(kāi)始階段，會(huì)有一部分細(xì)小顆粒從介質(zhì)孔道中通過(guò)而使得濾液渾濁。但隨著過(guò)濾的進(jìn)行，顆粒便會(huì)在介質(zhì)的孔道中和孔道上發(fā)生“架橋”現(xiàn)象，從而使得尺寸小于孔道直徑的顆粒也能被攔截，隨著被攔截的顆粒越來(lái)越多，在過(guò)濾介質(zhì)的上游側(cè)便形成了濾餅，同時(shí)濾液也慢慢變清。在濾餅形成后，過(guò)濾操作才真正有效，濾餅本身起到了主要過(guò)濾介質(zhì)的作用。濾餅過(guò)濾要求能夠迅速形成濾餅。常用于分離固體含量較高（固體體積百分?jǐn)?shù)>1％）的懸浮液深層過(guò)濾當(dāng)過(guò)濾介質(zhì)為很厚的床層且過(guò)濾介質(zhì)直徑較大時(shí)，固體顆粒通過(guò)在床層內(nèi)部的架橋現(xiàn)象被截留或被吸附在介質(zhì)的毛細(xì)孔中，在過(guò)濾介質(zhì)的表面并不形成濾餅。在這種過(guò)濾方式中，起截留顆粒作用的是介質(zhì)內(nèi)部曲折而細(xì)長(zhǎng)的通道。深層過(guò)濾是利用介質(zhì)床層內(nèi)部通道作為過(guò)濾介質(zhì)的過(guò)濾操作。在深層過(guò)濾中，介質(zhì)內(nèi)部通道會(huì)因截留顆粒的增多逐漸減少和變小，因此，過(guò)濾介質(zhì)必須定期更換或清洗再生。深層過(guò)濾常用于處理固體含量很少（固體體積百分?jǐn)?shù)<0.1％）且顆粒直徑較?。?lt;5μm）的懸浮液動(dòng)態(tài)過(guò)濾在濾餅過(guò)濾中，讓料漿沿著過(guò)濾介質(zhì)平面高速流動(dòng)，使大部分濾餅得以在剪切力的作用下移去，從而維持較高的過(guò)濾速率。這種過(guò)濾被稱(chēng)為動(dòng)態(tài)過(guò)濾或無(wú)濾餅過(guò)濾。工業(yè)生產(chǎn)中，過(guò)濾介質(zhì)必須具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度來(lái)支撐越來(lái)越厚的濾餅。此外，還應(yīng)具有適宜的孔徑使液體的流動(dòng)阻力盡可能小并使顆粒容易被截留，以及相應(yīng)的耐熱性和耐腐蝕性，以滿(mǎn)足各種懸浮液的處理。工業(yè)上常用的過(guò)濾介質(zhì)有如下幾種。

（1）織物介質(zhì)織物介質(zhì)又稱(chēng)濾布，用于濾餅過(guò)濾操作，在工業(yè)上應(yīng)用最廣。（2）粒狀介質(zhì)粒狀介質(zhì)又稱(chēng)堆積介質(zhì)，一般由細(xì)砂、石粒、活性炭、硅藻土、玻璃渣等細(xì)小堅(jiān)硬的粒狀物堆積成一定厚度的床層構(gòu)成。粒狀介質(zhì)多用于深層過(guò)濾。（3）多孔固體介質(zhì)多孔固體介質(zhì)是具有很多微細(xì)孔道的固體材料，如多孔陶瓷、多孔塑料、由纖維制成的深層多孔介質(zhì)、多孔金屬制成的管或板。（三）過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾介質(zhì)是濾餅的支承物，應(yīng)具有下列條件：

1、多孔性，孔道適當(dāng)?shù)男?，?duì)流體的阻力小，又能截住要分離的顆粒。

2、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐熱，耐化學(xué)腐蝕。

3、足夠的機(jī)械強(qiáng)度，使用壽命長(zhǎng)

4、價(jià)格便宜對(duì)于可壓縮濾餅，在過(guò)濾過(guò)程中會(huì)被壓縮，使濾餅的孔道變窄、甚至堵塞，或因?yàn)V餅粘嵌在濾布中而不易卸渣，使過(guò)濾周期變長(zhǎng)，生產(chǎn)效率下降，介質(zhì)使用壽命縮短。為了改善濾餅結(jié)構(gòu)，通常需要使用助濾劑。助濾劑一般是質(zhì)地堅(jiān)硬的細(xì)小固體顆粒，如硅藻土、石棉、炭粉等?？蓪⒅鸀V劑加入懸浮液中，在形成濾餅時(shí)便能均勻地分散在濾餅中間，改善濾餅結(jié)構(gòu)，使液體得以暢通，或預(yù)敷于過(guò)濾介質(zhì)表面以防止介質(zhì)孔道堵塞。（四）助濾劑恒壓過(guò)濾的特點(diǎn)是，過(guò)濾操作的總壓力恒定，隨著過(guò)濾時(shí)間的增長(zhǎng)，濾餅層厚度增大，過(guò)濾阻力增加，過(guò)濾速率降低。恒壓過(guò)濾方程式為V2+2VVe=KA2θ或q2+2qqe=Kθ恒壓過(guò)濾方程式表示恒壓條件下濾液量和過(guò)濾時(shí)間的關(guān)系?？捎迷摲匠淌接?jì)算為獲得一定的濾液量V(或?yàn)V餅)所需的過(guò)濾時(shí)間θ。用恒壓過(guò)濾方程式計(jì)算時(shí)，過(guò)濾常數(shù)K和qe應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定。（五）恒壓過(guò)濾速率方程過(guò)濾速率是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的濾液體積。過(guò)濾速度是指單位時(shí)間、單位面積上通過(guò)的濾液體積。1、過(guò)濾速率與過(guò)濾速度

過(guò)濾速率是指過(guò)濾設(shè)備單位時(shí)間所能獲得的濾液體積，表明了過(guò)濾設(shè)備的生產(chǎn)能力；

過(guò)濾速度是指單位時(shí)間單位過(guò)濾面積所能獲得的濾液體積，表明了過(guò)濾設(shè)備的生產(chǎn)強(qiáng)度，即設(shè)備性能的優(yōu)劣。過(guò)濾速率與過(guò)濾推動(dòng)力成正比與過(guò)濾阻力成反比。在壓差過(guò)濾中，推動(dòng)力就是壓差，阻力則與濾餅的結(jié)構(gòu)、厚度以及濾液的性質(zhì)等諸多因素關(guān)，比較復(fù)雜。

（六）過(guò)濾速率及其影響因素2、恒壓過(guò)濾與恒速過(guò)濾在恒定壓差下進(jìn)行的過(guò)濾稱(chēng)為恒壓過(guò)濾。此時(shí)，由于隨著過(guò)濾的進(jìn)行，濾餅厚度逐漸增加，阻力隨之上升，過(guò)濾速率則不斷下降。維持過(guò)濾速率不變的過(guò)濾稱(chēng)為恒速過(guò)濾。為了維持過(guò)濾速率恒定，必須相應(yīng)地不斷增大壓差，以克服由于濾餅增厚而上升的阻力。生產(chǎn)中一般采用恒壓過(guò)濾，過(guò)濾初期因壓差過(guò)高引起濾布堵塞和破損，也可以采用先恒速后恒壓的操作方式。3、影響過(guò)濾速率的因素

①懸浮液的性質(zhì)懸浮液的粘度對(duì)過(guò)濾速率有較大影響。粘度越小，過(guò)濾速率越快。因此對(duì)熱料漿不應(yīng)在冷卻后再過(guò)濾，有時(shí)還可將濾漿先適當(dāng)預(yù)熱；某些情況下也可以將濾漿加以稀釋再進(jìn)行過(guò)濾。②過(guò)濾推動(dòng)力要使過(guò)濾操作得以進(jìn)行，必須保持一定的推動(dòng)力，即在濾餅和介質(zhì)的兩側(cè)之間保持有一定的壓差?？繎腋∫鹤陨碇亓ψ饔眯纬傻模瑒t稱(chēng)為重力過(guò)濾；在介質(zhì)上游加壓形成的，則稱(chēng)為加壓過(guò)濾；壓差是抽真空形成的，則稱(chēng)為減壓過(guò)濾（或真空抽濾）；利用離心力的作用形成的，則稱(chēng)為離心過(guò)濾。③過(guò)濾介質(zhì)與濾餅的性質(zhì)過(guò)濾介質(zhì)的影響主要表現(xiàn)在對(duì)過(guò)程的阻力和過(guò)濾效率上；濾餅的影響因素主要有顆粒的形狀、大小、濾餅緊密度和厚度等，

非均相物系分離操作技術(shù)一、重力沉降設(shè)備二、離心沉降分離設(shè)備三、過(guò)濾分離設(shè)備四、其它分離設(shè)備五、非均相物系分離設(shè)備的選擇六、非均相物系分離設(shè)備操作任務(wù)三

非均相物系分離設(shè)備選擇與操作2024/4/8一、重力沉降設(shè)備1、降塵室的結(jié)構(gòu)

2、降塵室的生產(chǎn)能力

降塵室的生產(chǎn)能力是指降塵室所處理的含塵氣體的體積流量，用Vs表示，m3/s。降塵室內(nèi)的顆粒運(yùn)動(dòng)

以速度u隨氣體流動(dòng)

以速度ut作沉降運(yùn)動(dòng)（一）沉降槽顆粒在降塵室的停留時(shí)間

顆粒沉降到室底所需的時(shí)間

為了滿(mǎn)足除塵要求

——降塵室使顆粒沉降的條件——降塵室的生產(chǎn)能力降塵室的生產(chǎn)能力只與降塵室的沉降面積bl和顆粒的沉降速度ut有關(guān)，而與降塵室的高度無(wú)關(guān)。

因此，降塵室一般都設(shè)計(jì)成扁平形狀，或設(shè)置多層水平隔板稱(chēng)為多層降塵室。但必須注意控制氣流的速度不能過(guò)大，一般應(yīng)使氣流速度<1.5m/s，以免干擾顆粒的沉降或?qū)⒁殉两档膲m粒重新卷起。特點(diǎn)：降塵室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但體積大，分離效果不理想，即使采用多層結(jié)構(gòu)可提高分離效果，也有清灰不便等問(wèn)題。通常只能作為預(yù)除塵設(shè)備使用，一般只能除去直徑大于50μm的顆粒。

借重力沉降分離懸浮液的設(shè)備稱(chēng)為沉降槽或增稠器。懸浮液通過(guò)沉降槽后可分離成清液和沉渣。沉降槽適于處理顆粒不太小、濃度不高，但處理量較大的懸浮液的分離。這種設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可連續(xù)操作且增稠物濃度較均勻等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是設(shè)備龐大、占地面積大、分離效率較低等。（二）沉降槽二、離心沉降分離設(shè)備旋風(fēng)分離器是從氣流中分離出塵粒的離心沉降設(shè)備，標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示。主體上部為圓筒形，下部為圓錐形。各部分尺寸比例一定。含塵氣體由圓筒形上部的切向長(zhǎng)方形入口進(jìn)入筒體，在器內(nèi)形成一個(gè)繞筒體中心向下作螺旋運(yùn)動(dòng)的外漩流，顆粒在離心力的作用下，被甩向器壁與氣流分離，并沿器壁滑落至錐底排灰口，定期排放；外漩流到達(dá)器底后，變成向上的內(nèi)漩流（凈化氣），由頂部排氣管排出。（一）旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，操作不受溫度、壓力的限制，因而廣泛用作工業(yè)生產(chǎn)中的除塵分離設(shè)備。旋風(fēng)分離器一般可分離5μm以上的塵粒，對(duì)5μm以下的細(xì)微顆粒分離效率較低。其離心分離因數(shù)在5～2500之間。旋風(fēng)分離器的缺點(diǎn)是氣體在器內(nèi)的流動(dòng)阻力較大，對(duì)器壁的磨損比較嚴(yán)重，分離效率對(duì)氣體流量的變化比較敏感，且不適合用于分離粘性的、濕含量高的粉塵及腐蝕性粉塵。臨界粒徑是指理論上能夠完全被旋風(fēng)分離器分離下來(lái)的最小顆粒直徑。臨界直徑是旋風(fēng)分離器能100%除去的最小粒徑，以表示，用下式計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)——臨界粒徑

臨界粒徑隨氣速增大而減小，表明氣速增加，分離效率提高。但氣速過(guò)大會(huì)將已沉降顆粒卷起，反而降低分離效率，同時(shí)使流動(dòng)阻力急劇上升。臨界粒徑隨設(shè)備尺寸的減小而減小，尺寸越小，則B越小，從而臨界粒徑越小，分離效率越高。受整個(gè)工藝過(guò)程對(duì)總壓降的限制及節(jié)能降耗的需要，氣體通過(guò)旋風(fēng)分離器的壓降應(yīng)盡可能低。壓降的大小除了與設(shè)備的結(jié)構(gòu)有關(guān)外，主要決定于氣體的速度，氣體速度越小，壓降越低，但氣速過(guò)小，又會(huì)使分離效率降低。因而要選擇適宜的氣速以滿(mǎn)足對(duì)分離效率和壓降的要求。一般進(jìn)口氣速在10～25m/s為宜，最高不超過(guò)35m/s，同時(shí)壓降應(yīng)控制在2kPa以下。評(píng)價(jià)指標(biāo)——壓強(qiáng)降

旋液分離器是離心沉降懸浮液的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)和工作原理與旋風(fēng)分離器類(lèi)似。旋液分離器可用于懸浮液的增稠、固體顆粒的分級(jí)等。由于懸浮液中液相密度大，固、液兩相的密度差比氣固間的密度差小，所以旋液分離器的直徑比旋風(fēng)分離器的直徑小，而圓錐部分長(zhǎng)，這樣的結(jié)構(gòu)既可增大離心力，又可加長(zhǎng)停留時(shí)間。由于液體進(jìn)口速度較大，故流體阻力也較大，磨損也較嚴(yán)重。（二）旋液分離器SS型三足式離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓和機(jī)座借助擺桿懸掛在三個(gè)支柱上，故稱(chēng)三足式離心機(jī)。操作時(shí)，懸浮液置于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)三角帶帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)，濾液甩至外殼內(nèi)經(jīng)排液口排出，濾渣截留在濾布上，用人工從上部卸出。SS型三足式離心機(jī)雖是人工卸料，但因其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，過(guò)濾時(shí)間可隨意掌握，濾渣能充分洗滌，顆粒不被破壞等優(yōu)點(diǎn)，目前仍被廣泛應(yīng)用。它特別適用于過(guò)濾周期較長(zhǎng)，處理量不大，品種較多的物料分離。主要缺點(diǎn)是體力勞動(dòng)繁重，由于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)置于轉(zhuǎn)鼓下面，拆裝檢修不便，腐蝕性濾液可能流入傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。（三）SS型三足式離心機(jī)結(jié)構(gòu)1-支腳；2-外殼；3-轉(zhuǎn)鼓；4-電機(jī)；5-皮帶輪外形這種離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓安裝在水平軸上，濾漿通過(guò)自動(dòng)進(jìn)料閥門(mén)流入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，濾液通過(guò)轉(zhuǎn)鼓的小孔被甩到鼓外，經(jīng)機(jī)殼排液口排出。固體顆粒被濾布截留，均勻分布在濾布上，形成濾餅。這種離心機(jī)可自動(dòng)、連續(xù)操作，加料、卸料均不停機(jī)，可以按調(diào)好的時(shí)間自動(dòng)進(jìn)行進(jìn)料、過(guò)濾、洗滌、卸料等四個(gè)程序的操作；也可用手動(dòng)控制各階段的時(shí)間。由于連續(xù)操作，減少了非生產(chǎn)時(shí)間和能耗，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，故很適合大規(guī)模生產(chǎn)。缺點(diǎn)是刮刀卸渣會(huì)使固體顆粒破損，噪音大。（四）臥式刮刀卸料離心機(jī)1-轉(zhuǎn)鼓；2-過(guò)濾隔層；3-刮刀外形三、過(guò)濾分離設(shè)備1、板框壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)板和框的4個(gè)角端均開(kāi)有圓孔，組裝壓緊后構(gòu)成四個(gè)通道，可供濾漿、濾液和洗滌液流通。組裝時(shí)將四角開(kāi)孔的濾布置于板和框的交界面，再利用手動(dòng)、電動(dòng)或液壓傳動(dòng)壓緊板和框。為了區(qū)別，一般在板和框的外側(cè)鑄上小鈕之類(lèi)的記號(hào)，例如一個(gè)鈕表示洗滌板，二個(gè)鈕表示濾框，三個(gè)鈕表示非洗滌板。組裝時(shí)板和框的排列順序?yàn)榉窍礈彀灏澹颍礈彀澹颍窍礈彀濉?，一般兩端均為非洗滌板，通常也就是兩端機(jī)頭。（一）板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)為間歇操作，每個(gè)操作循環(huán)由裝合、過(guò)濾、洗滌、卸餅、清理5個(gè)階段組成。懸浮液在指定壓強(qiáng)下經(jīng)濾漿通路由濾框角上的孔道并行進(jìn)入各個(gè)濾框；濾液分別穿過(guò)濾框兩側(cè)的濾布，沿濾板板面的溝道至濾液出口排出。顆粒被濾布截留而沉積在濾布上，待濾餅充滿(mǎn)全框后，停止過(guò)濾。洗滌時(shí)，先將洗滌板上的濾液出口關(guān)閉，洗滌水經(jīng)洗水通路從洗滌半角上的孔道并行進(jìn)入各個(gè)洗滌板的兩側(cè)。洗滌水在壓差的推動(dòng)力下先穿過(guò)一層濾布及整個(gè)框厚的濾餅，然后再穿過(guò)一層濾布，最后沿濾板（一鈕板）板面溝道至濾液出口排出。2、板框壓濾機(jī)的操作板框壓濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，設(shè)備緊湊，過(guò)濾面積大而占地小，操作壓強(qiáng)高，濾餅含水少，對(duì)各種物料的適應(yīng)能力強(qiáng)。板塊壓濾機(jī)的缺點(diǎn)：間歇式操作，所費(fèi)的裝、折、清洗時(shí)間較長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率較低。板框式壓濾機(jī)主要用于含固量較多的懸浮液過(guò)濾。3、板框壓濾機(jī)的特點(diǎn)轉(zhuǎn)筒的多孔表面上覆蓋濾布，內(nèi)部分隔成互不相通的若干扇形過(guò)濾室。轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)與機(jī)架上的固定盤(pán)緊密貼合構(gòu)成分配頭，轉(zhuǎn)筒回轉(zhuǎn)時(shí)各過(guò)濾室通過(guò)分配頭依次與真空抽濾系統(tǒng)、洗水抽吸回收系統(tǒng)和壓縮空氣反吹系統(tǒng)相通。為了不使這些系統(tǒng)彼此串通，在固定盤(pán)上設(shè)有不與任何通道相通的非開(kāi)孔區(qū)。（二）轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)1、結(jié)構(gòu)與原理：轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周，每一個(gè)扇形過(guò)濾室依次完成真空過(guò)濾、洗滌、脫水、吸干濾餅和壓縮空氣吹松、刮刀卸料、反吹清洗表面等全部操作，相應(yīng)分為過(guò)濾區(qū)、洗滌脫水區(qū)、卸料區(qū)和表面再生區(qū)等幾個(gè)不同的工作區(qū)域。轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速多在0.1～3r/min，浸入懸浮液中的吸濾面積約占總表面的30～40%。濾餅厚度范圍大約3～40mm。轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是能連續(xù)自動(dòng)操作，省人力，生產(chǎn)能力大，適用于處理易含過(guò)濾顆粒的濃懸浮液。缺點(diǎn)是附屬設(shè)備較多，投資費(fèi)用高，過(guò)濾面積不大。過(guò)濾推動(dòng)力有限，不易過(guò)濾高溫的懸浮液。2、過(guò)濾操作：（三）加壓葉濾機(jī)

葉濾機(jī)是由許多不同寬度的長(zhǎng)方形濾葉裝合而成。濾葉由金屬絲網(wǎng)制造，內(nèi)部具有空間，外罩濾布。葉濾機(jī)也為間歇操作，過(guò)濾時(shí)濾葉安裝在能承受內(nèi)壓的密閉機(jī)殼內(nèi)。濾漿用泵送到機(jī)殼內(nèi)，穿過(guò)濾布進(jìn)入絲網(wǎng)構(gòu)成的中空部分，然后匯集到下部總管而后流出。顆粒沉積在濾布上，形成濾餅，當(dāng)濾餅積到一定厚度，停止過(guò)濾。

葉濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備緊湊，密閉操作，勞動(dòng)條件較好，每次循環(huán)濾布不用裝卸，勞動(dòng)力較省。

四、其它分離設(shè)備是利用夾帶氣流中的顆?；蛞旱蔚膽T性而實(shí)現(xiàn)分離的設(shè)備。在氣體的通道上設(shè)置擋板，氣體繞過(guò)擋板時(shí)流動(dòng)方向改變，而夾帶在氣流中的固體顆?；蛞旱巫矒魮醢搴髣t落入底部，被撲集下來(lái)。操作時(shí)，要控制氣流的速度，使之既能進(jìn)行有效地分離，又不致將沉下來(lái)的顆粒重新卷起。（一）慣性分離器是用來(lái)分離含塵氣體的一種裝置。含塵氣體從袋的下端進(jìn)入袋內(nèi)(通常氣體的速度為0.6～0.8m/s)，氣體穿過(guò)濾袋，塵粒則被截留在濾袋的內(nèi)表面。優(yōu)點(diǎn)是除塵效率高，可達(dá)94～97%，最高可達(dá)99.9%以上，能除去1μm以下的塵粒，常用于旋風(fēng)分離器后作為末級(jí)除塵設(shè)備。其缺點(diǎn)是投資費(fèi)用高，容易堵塞，袋濾器磨損較快，除灰較麻煩，且不適用于高溫和潮濕氣體的除塵。（二）袋濾器五、非均相物系分離設(shè)備的選擇（一）氣固混合物的分離1、重力沉降除去粒徑在75μm以上的粗大顆粒；2、旋風(fēng)分離器除去5μm以上的顆粒3、5μm以下的顆?？蛇x電除塵器、袋濾器或濕法除塵；4、電除塵器可除去粒徑在0.01μm以上的顆粒。1、為獲得固體顆粒產(chǎn)品

（1）沉降增濃當(dāng)固體含量小于1％時(shí)，宜采用連續(xù)沉降槽、旋液分離器、沉降離心機(jī)等對(duì)懸浮液進(jìn)行濃縮，以便進(jìn)一步處理。（2）過(guò)濾分離當(dāng)粒徑大于50μm可采用過(guò)濾離心機(jī)處理；當(dāng)粒徑小于50μm時(shí)，宜采用壓差過(guò)濾設(shè)備；2、為澄清液體利用連續(xù)沉降槽、過(guò)濾機(jī)、過(guò)濾離心機(jī)或沉降離心機(jī)可以分離不同大小的顆粒。如螺旋沉降離心機(jī)可以除去10μm以上的顆粒；帶有預(yù)涂層的板框壓濾機(jī)可除去5μm以上的顆粒；管式離心機(jī)可以除去1μm左右的顆粒。（二）液固混合物的分離六、非均相物系分離設(shè)備操作1、檢查準(zhǔn)備：將濾框、濾板用清水沖洗干凈，洗凈濾布，檢查設(shè)備各零部件是否完好。2、裝合：按規(guī)定順序安裝濾板和濾框，鋪好濾布，注意保持平整，切勿折疊。進(jìn)料