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1、第八章 分离设备,由于在自然界中的原材料是不纯的，在参加化学反应前需要把与反应无关或对反应有害的组分分离出去，使反应顺利进行，同样反应过程中间产物和反应的粗产品也要进行分离，以保证产品的纯度。 分离设备所占的地位在数量上远超过了反应设备，投资和消耗的能量及操作费用也在产品中占极大的比重，因此分离过程应该引起足够的重视。,第八章 分离设备,主要内容： 第一节、机械分离设备 第二节、膜分离设备 第三节、超临界流体萃取装置 思考题、作业,第一节 机械分离设备,一、板框式过滤设备 二、离心式过滤设备 三、真空式过滤设备 四、沉降设备,机械分离设备主要用于非均相物系的分离，包括进行液-固分离的过滤设备、
2、液-液分离设备的离心设备等。,第一节 机械分离设备,一、板框式过滤设备 1. 板框过滤机结构,板框过滤机由多块带有凹凸纹路的滤板和框交替排列叠加，组装于机架上，即按板-框-板-框顺序叠加。,第一节 机械分离设备,滤板和滤框,板和框一般制成正方形，板和框的角端均开有圆孔，装合、压紧后即构成供滤浆、滤液或洗涤液流动的通道。框的两侧覆以滤布，空框与滤布围成了容纳滤浆及滤饼的空间。板又分为洗涤板与过滤板两种。滤板的作用是支撑滤布，提供滤液流出的通道。所以滤板上制成各种凹凸或纹路，突出部分支撑滤布，凹陷部分为滤液的流出通道。压紧装置的驱动可用手动、电动或液压传动等方式。,第一节 机械分离设备,过滤时，悬
3、浮液在指定的压力下经滤浆通道由滤框角端的暗孔进入框内，滤液分别穿过两侧滤布，再经邻板板面流到滤液出口排走，固体则被截留于框内，待滤饼充满滤框后，即停止过滤。滤液的排出方式有明流与暗流之分。若滤液经由每块滤板底部侧管直接排出，则称为明流。若滤液不宜暴露于空气中，则需将各板流出的滤液汇集于总管后送走，称为暗流。 若滤饼需要洗涤，可将洗水压入洗水通道，经洗涤板角端的暗孔进入板面与滤布之间。此时，应关闭洗涤板下部的滤液出口，洗水便在压力差推动下穿过一层滤布及整个厚度的滤饼，然后再横穿另一层滤布，最后由过滤板下部的滤液出口排出。这种操作方式称为横穿洗涤法，其作用在于提高洗涤效果。,滤板和滤框,第一节 机
4、械分离设备,一、板框式过滤设备 2. 板框过滤机的操作过程,第一节 机械分离设备,一、板框式过滤设备 2. 板框过滤机的操作过程,过滤时，悬浮液在指定压强下经进料通道由滤框角端的暗孔进入框内，滤液分别穿过两侧滤布，在滤框的凹陷部分汇集，流至滤液口排出，固体颗粒被截留于框内形成滤饼。滤饼充满全框后，过滤结束。 若滤饼需要洗涤，可将洗水压入洗水通道，经洗涤板角端的暗孔进入板面与滤布之间。此时，应关闭洗涤板下部的滤液出口，洗水便在压力差推动下穿过一层滤布及整个厚度的滤饼，然后再横穿另一层滤布，最后由过滤板下部的滤液出口排出。 板框压滤机的操作压强一般为300500kPa，个别可达到1500kPa。滤
5、板和滤框可用多种金属材料或耐腐蚀材料制成，并可使用塑料涂层，以适应过滤介质的性质及机械强度等方面的要求。,第一节 机械分离设备,一、板框式过滤设备 3. 板框过滤机的应用,板框过滤机优点：结构简单，制造方便，附属设备少，占地面积小而过滤面积大，同等条件下，单位时间内处理的滤液量就多，所以处理能力大；加压过滤，操作压强高，且可根据滤液的性质更换滤布，对各种物料的适应能力强；过滤面积可调，调节板框的数目就能实现过滤面积的调整。板框数目多过滤面积大，反之则少。 板框过滤机缺点：由于框内空间有限，所以板框压滤机为间歇操作，装卸板框的劳动强度大，生产效率低，滤饼洗涤慢，且不均匀，由于经常拆卸，滤布损坏严
6、重。,第一节 机械分离设备,一、板框式过滤设备 3. 板框过滤机的应用,板框过滤机比较适合情况：需要加压过滤时，如过滤要求得到比较干的滤饼或较澄清的液体的情况，或比较难过滤的情况；在有限空间内需要较大的过滤面积。 板框过滤机不能用于对环境有污染的液体过滤过程，因为板框在拆卸过程中会长期暴露在环境中，容易对环境造成污染。一般板框压滤机不用于饱和盐水的过滤，因为卸料时饱和盐水使板框温度降低，需要重新加热才能进料。,第一节 机械分离设备,二、离心式过滤设备,离心分离是利用惯性离心力的作用分离非均相物系的一种有效方法。常用来从悬浮液分离出固体颗粒，或者从悬浮液中分离出重液和清液等。 利用离心力迫使液体
7、通过过滤介质，使固液分离，这种设备称为离心过滤设备。离心过滤是在鼓壁上有孔的离心机中进行分离悬浮液的操作。在有空的鼓壁内表面覆以滤布，当鼓壁以高速旋转时，鼓内的液体在离心力的作用下由滤孔迅速排出，而固体颗粒被截留在滤布上，以实现滤液和固体的分离。,第一节 机械分离设备,二、离心式过滤设备 1. 三足离心机,三足离心机结构 1-支脚；2-外壳；3-转鼓；4-马达；5-皮带轮,第一节 机械分离设备,二、离心式过滤设备 1. 三足离心机,三足离心机是一种常用的人工卸料的间歇式离心机。离心机的主要不见是一篮式转鼓，壁面钻有许多小孔，内壁衬有金属丝及滤布。整个机座和外罩籍三根弹簧悬挂于三足支柱上，以减轻
8、加料或其它原因造成运转时的震动。三足离心机有过滤式和沉降式两种，其卸料方式又有上部卸料与下部卸料之分。 国内生产的三足式离心机技术参数范围如下：,第一节 机械分离设备,二、离心式过滤设备 1. 三足离心机,三足式离心机结构简单，制造方便，运转平稳，适应性强，所得滤饼中固体含量少，滤饼中固体颗粒不易受损伤，适用于间歇生产中小批量物料，尤其适用于盐类晶体的过滤和脱水。其缺点是卸料时劳动强度大，生产能力低。近年来已出现了自动卸料及连续生产的三足式离心机。,第一节 机械分离设备,二、离心式过滤设备 2. 刮刀卸料式离心机,悬浮液从进料管进入全速运转的鼓内，液相经滤网及鼓壁小孔被甩到鼓外，再经机壳的排液
9、口流出。留在鼓内的固相被耙齿均匀分布在滤网面上。当滤饼达到指定厚度时，进料阀门自动关闭，停止进料进行冲洗，再经甩干一定时间后，刮刀自动上升，滤饼被刮下并经倾斜的溜槽排出。刮刀升至极限位置后自动退下，同时冲洗阀又开启，对滤网进行冲洗，即完成一个操作循环，重新开始进料。,刮刀卸料式离心机,第一节 机械分离设备,二、离心式过滤设备 2. 刮刀卸料式离心机,在转鼓全速运动中自动地依次进行加料、分离、洗涤、甩干、卸料、洗网等操作，每批操作周期约为3590s。每一工序的操作时间可按预定要求实行自动控制。,此种离心机可连续运转，自动操作，生产能力大，劳动条件好，适宜于大规模连续生产，目前已较广泛地用于石油、
10、化工行业中，如硫铵、尿素、碳酸氢铵、聚氯乙稀、食盐、糖等物料的脱水，由于用刮刀卸料，使颗粒破碎严重，对于必须保持晶粒完整的物料不宜采用。,活塞推料离心机,二、离心式过滤设备 3. 活塞推料离心机,活塞推料离心机是一种连续操作的过滤式离心机。在全速运转的情况下，料浆不断由进料管送入，沿锥形进料斗的内壁流至转鼓的滤网上。滤液穿过滤网经滤液出口连续排出，积于滤网内面上的滤渣则被往复运动的活塞推送器沿转鼓内壁面推出。滤渣被推至出口的途中，可用由冲洗管出来的水进行喷洗，洗水则由另一出口排出。整个过程在转速不同的部位连续自动进行。,第一节 机械分离设备,第十章 分离设备,活塞推料离心机,二、离心式过滤设备
11、 3. 活塞推料离心机,活塞推料离心机主要适用于处理颗粒较粗，直径较大（d0.15mm），浓度适中（含固量10%），并能很快脱水和失去流动性的悬浮液。生产能力可达每小时0.325吨的固体。卸料时晶体破碎程度小。多用于食盐、硫酸铵、尿素等的生产中。 活塞推料离心机除单级外，还有双级、四级等各种形型式。采用多级活塞推料离心机能改善其工作状况、提高转速及分离较难处理的物料。,活塞推料离心机,二、离心式过滤设备 3. 活塞推料离心机,活塞推料离心机是一种连续操作的过滤式离心机。在全速运转的情况下，料浆不断由进料管送入，沿锥形进料斗的内壁流至转鼓的滤网上。滤液穿过滤网经滤液出口连续排出，积于滤网内面上的
12、滤渣则被往复运动的活塞推送器沿转鼓内壁面推出。滤渣被推至出口的途中，可用由冲洗管出来的水进行喷洗，洗水则由另一出口排出。整个过程在转速不同的部位连续自动进行。,第一节 机械分离设备,二、离心式过滤设备 4. 离心式过滤设备常见故障及处理方法,第一节 机械分离设备,噪音大: 可能原因:离心机放置不水平,减震系统破坏;加料不均匀;转鼓长时间被物料侵蚀;摩擦部位未加注相关润滑剂;出液口堵塞等. 处理办法:检查离心机是否水平放置,离心机的减震柱角是否完好无损;均匀加料,或适当调节加料量;检查转鼓是否存有大量黏结的干料,可委托 生产厂家作动平衡检测;转子轴承部位加 润滑剂;检查出液口是否堵塞,出液口堵塞
13、会使转鼓在液体中转动,从而增大摩擦,加大噪音.,二、离心式过滤设备 4. 离心式过滤设备常见故障及处理方法,第一节 机械分离设备,(2)主轴温升过高: 可能原因:出厂所加润滑脂已耗完;主轴轴承间有微小杂物;机器转速过高,超过设计能力 处理办法:打开主轴加润滑脂;清理主轴轴承;按出厂标配的转速使用离心机,二、离心式过滤设备 4. 离心式过滤设备常见故障及处理方法,第一节 机械分离设备,(3)电机温升过高: 可能原因:机器负荷太重;电机速度过高;电路自身设计缺陷. 处理办法:检查是否按相关负荷运转;按正常转速使用电机,如果一切正常,而温度仍升温,请联系电机生产厂家进行更换. 离心机为高速运转设备,
14、一般处理物料为具有腐蚀性物料,在长期的使用过程中,要及时检查机器各部件是否正常,必要时予以更换,以防止造成不安全事故.,三、真空式过滤设备 真空过滤设备是利用真空在过滤介质两侧产生的压力差，使液体透过，固体截流，从而实现分离的目的。精细化工生产中常见的真空过滤设备有以下几种。 真空转鼓过滤设备 转台真空过滤机 真空带式过滤器,第一节 机械分离设备,真空转鼓过滤设备,第一节 机械分离设备,真空转鼓过滤器,第一节 机械分离设备,2. 转台真空过滤机,第一节 机械分离设备,转台真空过滤机,2. 转台真空过滤机,第一节 机械分离设备,转台(平盘)式真空过滤机是一种上加料式连续真空过滤机,在水平放置的主
15、转盘上环形安置若干扇形滤室,滤室上部配有滤板,滤网,滤布;滤室下部有出液管,与错气盘连接.需过滤 的料浆由上部加料斗连续加入,经过滤后,滤液由下部的出液管流经错气盘至气液分离器;滤饼经多次洗涤并吸干后由螺旋出料器输送出料.过滤机水平回转一周,完成加料-(反吹)-过滤-洗涤-吸干-出料等基本工艺过程.主转台及卸料螺杆的转速均为变频调速,以满足不同工艺操作需要. 转台真空过滤机具有结构简单,工艺适应性好,运转平稳,脱水快,洗涤效果好的特点,对于脱浆快的悬浮液,更有单位时间处理量大的优点,特别适用于洗涤要求高,含中粗颗粒料浆的过滤.适用如磷酸,钛白粉,氧化铝,无机盐,精细化工,冶金,选矿等工业领域的
16、液固分离.其缺点是占地面积大,设备费用高.,2. 真空带式过滤机,第一节 机械分离设备,真空带式过滤器,四、沉降设备 由于固体和液体密度一般不同,利用重力作用或使用离心力可将密度较大的沉降下来,从而实现液固分离的目的,实现这种分离过程的设备称为沉降设备。按照是否需要离心力的作用可分为重力沉降设备和离心沉降设备两种。 重力沉降设备 (重力沉降室, 沉降槽) 离心沉降设备(旋风分离器,旋液分离器,螺旋卸料离心机,碟式分离机,管式高速离心机),第一节 机械分离设备,第一节 机械分离设备,（一）重力沉降设备 1、重力沉降室,图8-14 沉降室,第一节 机械分离设备,1、重力沉降室,第一节 机械分离设备,2、沉降槽,连续沉降槽,大锥角的沉降槽,第一节 机械分离设备,(二) 离心沉降设备 1. 旋风分离器,当含杂质气体沿轴向进入旋风分离管后，气流受导向叶片的导流作用而产生强烈旋转，气流沿筒体呈螺旋形向下进入旋风筒体，密度大的液滴和尘粒在离心力作用下被甩向器壁，并在重力作用下，沿筒壁下落流出旋风管排尘口至设备底部储液区，从设备底部的出液口流出。旋转的气流在筒体内收缩向中心流
