《化工单元操作》教学课件

化工单元操作—非均相分离 2011­10­27 《化工单元操作》教学课件制作:何灏彦化工单元操作—非均相分离 2011­10­27 模块四模块四非均相物系的分离非均相物系的分离11、、均相混合物均相混合物::物系内部各处性质完全相同且无相物系内部各处性质完全相同且无相界面；界面；非均相混合物非均相混合物22、非均相物系包括、非均相物系包括气固系统气固系统((空气中的尘埃空气中的尘埃))、、液固液固系统系统((液体中的固体颗粒液体中的固体颗粒,,即即悬浮液悬浮液))、、气液系统气液系统((气体中的液滴气体中的液滴,,即即泡沫或雾沫泡沫或雾沫))、、液液系统液液系统((乳浊乳浊液中的微滴液中的微滴))等。等。其中尘埃、固体颗粒、气泡和微滴等统称为其中尘埃、固体颗粒、气泡和微滴等统称为分散物质分散物质((或称或称分散相分散相))，而非均相物系中的气体、，而非均相物系中的气体、液体称为分散介质液体称为分散介质((或称或称连续相连续相))。。化工单元操作—非均相分离 2011­10­27 任务一任务一了解非均相物系的分离过程及其应用了解非均相物系的分离过程及其应用一、常见非均相物系分离的方法一、常见非均相物系分离的方法①①沉降沉降::依据连续相和分散相的密度不同，有依据连续相和分散相的密度不同，有重力沉降、重力沉降、离心沉降和惯性沉降离心沉降和惯性沉降。。②②过滤过滤::依据两相在固体多孔介质透过性的差异，有依据两相在固体多孔介质透过性的差异，有重力重力过滤、加压（或真空）过滤和离心过滤过滤、加压（或真空）过滤和离心过滤。。③③湿法分离湿法分离：依据两相在增湿剂或洗涤剂中接触阻留情况：依据两相在增湿剂或洗涤剂中接触阻留情况不同，如不同，如文氏洗涤器、泡沫除尘器文氏洗涤器、泡沫除尘器。。④④静电分离静电分离：依据两相带电性的差异。：依据两相带电性的差异。化工单元操作—非均相分离 2011­10­27 二、非均相物系分离在化工生产中的应用二、非均相物系分离在化工生产中的应用①①满足后序生产工艺的要求满足后序生产工艺的要求②②回收有价值的物质回收有价值的物质③③分离非均相混合物，得到所要求的产品分离非均相混合物，得到所要求的产品④④使某些单元操作正常、高效地进行使某些单元操作正常、高效地进行⑤⑤减少环境污染，保证生产安全减少环境污染，保证生产安全化工单元操作—非均相分离 2011­10­27 任务二任务二认知非均相物系的分离设备认知非均相物系的分离设备强化沉降槽操作的方法强化沉降槽操作的方法是提高颗粒是提高颗粒沉降速度。为加速分离常加入聚凝剂或沉降速度。为加速分离常加入聚凝剂或絮凝剂，使小颗粒相互结合成大颗粒。絮凝剂，使小颗粒相互结合成大颗粒。沉降槽构造简单，生产能力大，劳沉降槽构造简单，生产能力大，劳动条件好；但设备庞大、占地面积大，动条件好；但设备庞大、占地面积大，稠浆的处理量大。一般用于大流量、低稠浆的处理量大。一般用于大流量、低浓度、较粗颗粒悬浮液的处理。浓度、较粗颗粒悬浮液的处理。一、沉降设备一、沉降设备（一）（一）重力沉降设备重力沉降设备 1. 1.沉降槽沉降槽从悬浮液中分离出清液而留下稠厚沉渣的重力沉降设从悬浮液中分离出清液而留下稠厚沉渣的重力沉降设备称为沉降槽。备称为沉降槽。化工单元操作—非均相分离 2011­10­27 • • 2. 2. 多层降尘室多层降尘室 • • 结构简单、操作成本结构简单、操作成本低廉、对气流的阻力低廉、对气流的阻力小、动力消耗少等优小、动力消耗少等优点；缺点是体积及占点；缺点是体积及占地面积较为庞大、分地面积较为庞大、分离效率低。离效率低。 • • 适于分离重相颗粒直适于分离重相颗粒直径在径在75 75μμm m以上以上的气的气体非均相混合物。体非均相混合物。化工单元操作—非均相分离 2011­10­27 3. 降尘气道气道中折流挡板的作用有二个：第一增加了气体在气气道中折流挡板的作用有二个：第一增加了气体在气道中的行程，从而延长气体在设备中的停留时间；第二对道中的行程，从而延长气体在设备中的停留时间；第二对气流形成干扰，使部分尘粒与挡板发生碰撞后失去动能，气流形成干扰，使部分尘粒与挡板发生碰撞后失去动能，直接落入器底或集尘头内。直接落入器底或集尘头内。构造简单，可直接安装在气体管道上，所以无需专门构造简单，可直接安装在气体管道上，所以无需专门的操作，但分离效率不高。的操作，但分离效率不高。化工单元操作—非均相分离 2011­10­27 ( (二二) )离心沉降设备离心沉降设备 1. 1. 旋风分离器旋风分离器化工单元操作—非均相分离 2011­10­27 工作原理工作原理：含尘气体以含尘气体以20 20～～ 30m/s 30m/s的流速从进气管沿切向的流速从进气管沿切向进入旋风分离器，受圆筒壁的进入旋风分离器，受圆筒壁的约束旋转，做向下的螺旋运动约束旋转，做向下的螺旋运动（（外旋流外旋流），到底部后，由于），到底部后，由于底部没有出口、且直径较小，底部没有出口、且直径较小，使气流以较小的旋转直径向上使气流以较小的旋转直径向上作螺旋运动（作螺旋运动（内旋流内旋流），最终），最终从顶部排出。从顶部排出。含尘气体作螺旋运动的过含尘气体作螺旋运动的过程中，在离心力的作用下，尘程中，在离心力的作用下，尘粒被甩向壁面，碰壁以后，沿粒被甩向壁面，碰壁以后，沿壁滑落，直接进入灰斗。壁滑落，直接进入灰斗。结构简单，操作不受温度和压结构简单，操作不受温度和压力的限制，分离效率可以高达力的限制，分离效率可以高达 70 70％～％～90 90％，可以分离出小到％，可以分离出小到 5 5μμm m的颗粒；其缺点是气体在的颗粒；其缺点是气体在器内的流动阻力较大，对器壁器内的流动阻力较大，对器壁的磨损较严重，分离效率对气的磨损较严重，分离效率对气体流量的变化较为敏感等。体流量的变化较为敏感等。化工单元操作—非均相分离 2011­10­27 2. 2. 旋液分离器旋液分离器旋液分离器是离心沉降悬浮液的旋液分离器是离心沉降悬浮液的设备，其结构和工作原理与旋风分离设备，其结构和工作原理与旋风分离器类似。器类似。由于悬浮液中液相密度大，固、由于悬浮液中液相密度大，固、液两相的密度差比气固间的密度差液两相的密度差比气固间的密度差小，所以小，所以旋液分离器的直径比旋风分旋液分离器的直径比旋风分离器的直径小，而圆锥部分长离器的直径小，而圆锥部分长，这样，这样的结构既可增大离心力，又可加长停的结构既可增大离心力，又可加长停留时间。由于液体进口速度较大，故留时间。由于液体进口速度较大，故流体阻力也较大，磨损也较严重。流体阻力也较大，磨损也较严重。旋液分离器可用于悬浮液的增稠、旋液分离器可用于悬浮液的增稠、固体颗粒的分级等。固体颗粒的分级等。化工单元操作—非均相分离 2011­10­27 二、过滤设备二、过滤设备（一）板框压滤机（一）板框压滤机通过直接给悬浮液加压，迫使其穿过过滤介质来实现通过直接给悬浮液加压，迫使其穿过过滤介质来实现过滤的目的。过滤的目的。 1. 1.结构结构由交替排列的滤板、滤框与夹于板框之间的滤布叠合由交替排列的滤板、滤框与夹于板框之间的滤布叠合组装压紧而成。板框数视工艺要求在机座长度范围内可灵组装压紧而成。板框数视工艺要求在机座长度范围内可灵活调节。组装后，在板框的四角位置形成连通的流道，由活调节。组装后，在板框的四角位置形成连通的流道，由机头上的阀门控制悬浮液、滤液及洗液的进出。机头上的阀门控制悬浮液、滤液及洗液的进出。化工单元操作—非均相分离 2011­10­27化工单元操作—非均相分离 2011­10­27 2 2、板框压滤机为间歇操作，每个操作循环由、板框压滤机为间歇操作，每个操作循环由装合、过滤、装合、过滤、洗涤、卸饼、清理洗涤、卸饼、清理5 5个阶段组成。个阶段组成。优点优点是结构简单，过滤面积大且占地面积小，操作压是结构简单，过滤面积大且占地面积小，操作压强高，滤饼含水少，对各种物料的适应能力强。强高，滤饼含水少，对各种物料的适应能力强。缺点缺点在于在于操作不是连续的、自动的，所费的劳动力多且劳动强度大。操作不是连续的、自动的，所费的劳动力多且劳动强度大。板框式压滤机主要用于含固量较多的悬浮液过滤。板框式压滤机主要用于含固量较多的悬浮液过滤。化工单元操作—非均相分离 2011­10­27 3. 3.转筒真空过滤机转筒真空过滤机 • • (1) (1)结构与原理：结构与原理： • • 转筒的多孔表面上覆盖滤布，内部分隔成互不相通的转筒的多孔表面上覆盖滤布，内部分隔成互不相通的若干扇形过滤室。转动盘与机架上的固定盘紧密贴合构成若干扇形过滤室。转动盘与机架上的固定盘紧密贴合构成分配头，转筒回转时各过滤室通过分配头依次与真空抽滤分配头，转筒回转时各过滤室通过分配头依次与真空抽滤系统、洗水抽吸回收系统和压缩空气反吹系统相通。系统、洗水抽吸回收系统和压缩空气反吹系统相通。为了不使这些系为了不使这些系统彼此串通，在固定统彼此串通，在固定盘上设有不与任何通盘上设有不与任何通道相通的非开孔区道相通的非开孔区。。化工单元操作—非均相分离 2011­10­27化工单元操作—非均相分离 2011­10­27 • • （（2 2）过滤操作：）过滤操作： • • 转筒旋转一周，每一个扇形过滤室依次完成真空过滤、转筒旋转一周，每一个扇形过滤室依次完成真空过滤、洗涤、脱水、吸干滤饼和压缩空气吹松、刮刀卸料、反吹洗涤、脱水、吸干滤饼和压缩空气吹松、刮刀卸料、反吹清洗表面等全部操作，相应分为过滤区、洗涤脱水区、卸清洗表面等全部操作，相应分为过滤区、洗涤脱水区、卸料区和表面再生区等几个工作区域。料区和表面再生区等几个工作区域。 • • 转筒转速多在转筒转速多在0.1 0.1～～3 r/min 3 r/min，浸入悬浮液中的吸滤，浸入悬浮液中的吸滤面积约占总表面的面积约占总表面的30 30～～40 40% %。。••（（33）特点：）特点： • • 具有操作连续化、自动化、允许料液浓度变化大等特具有操作连续化、自动化、允许料液浓度变化大等特点，因此节省人力，生产能力大，适应性强。但结构复点，因此节省人力，生产能力大，适应性强。但结构复杂，过滤面积不大，洗涤不充分，滤饼含液量较高（杂，过滤面积不大，洗涤不充分，滤饼含液量较高（10 10 ％～％～30 30％），能耗高，不适宜处理高温悬浮液。％），能耗高，不适宜处理高温悬浮液。化工单元操作—非均相分离 2011­10­27 3. 转筒真空过滤机三、离心机三、离心机了解离心机了解离心机( (三足式离心机、刮刀卸料式离心机三足式离心机、刮刀卸料式离心机) )的的结构、工作原理、操作特点及应用范围。结构、工作原理、操作特点及应用范围。化工单元操作—非均相分离 2011­10­27化工单元操作—非均相分离 2011­10­27化工单元操作—非均相分离 2011­10­27 四、气体的其它净制方法及设备四、气体的其它净制方法及设备 1. 1. 惯性除尘器惯性除尘器是利用夹带气流中的颗是利用夹带气流中的颗粒或液滴的惯性而实现分离粒或液滴的惯性而实现分离的设备。在气体的通道上设的设备。在气体的通道上设置挡板，气体绕过挡板时流置挡板，气体绕过挡板时流动方向改变，而夹带在气流动方向改变，而夹带在气流中的固体颗粒或液滴撞击挡中的固体颗粒或液滴撞击挡板后则落入底部被扑集下来。板后则落入底部被扑集下来。操作时，要控制气流的操作时，要控制气流的速度，使之既能进行有效地速度，使之既能进行有效地分离，又不致将沉下来的颗分离，又不致将沉下来的颗粒重新卷起。粒重新卷起。化工单元操作—非均相分离 2011­10­27 2. 2. 湿法分离法湿法分离法（（1 1）文丘里除尘器）文丘里除尘器含尘气体以含尘气体以50 50­­ ­­ 100m/s 100m/s的高速通过喉部时的高速通过喉部时把液体喷成很细的雾滴，把液体喷成很细的雾滴，促使灰尘润湿而促使灰尘润湿而聚集长聚集长大大，随后将气流引入，随后将气流引入旋风旋风分离器分