第四章 液-固分离设备

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1、第四章液-固分离设备4.1 液-固分离设备概述 4.2 过滤设备及计算 4.3 离心分离设备及计算 4.4 膜分离设备织物介质：又称滤布，是用棉、毛、丝、麻 等天然纤维及合成纤维织成的的织物，以及由 玻璃丝或金属丝织成的网。这类介质能截留颗 粒的最小直径为 。织物介质在工业上 的应用最为广泛。 堆积介质：由各种固体颗粒（砂、木碳、石 棉、硅藻土）或非纺织纤维等堆积而成，多用 于深床过滤中。4.1.1 过滤原理多孔固体介质：具有很多微细孔道的固体材料 ，如多孔陶瓷、多孔塑料、多孔金属制成的管或 板，能拦截的微细颗粒 多孔膜：用于膜过滤的的各种有机高分子膜和 无机材料膜。广泛使用的是醋酸纤维素和芳

2、香酰 胺系两大类有机高分子膜。可用于截留以下的微小颗粒。 4.1.1 过滤原理离心沉降速度 离心设备的一个重要技术指标是其所能达到的离心力与重力的比值，称为分离因数。分离因数是衡量离心程度的参数，用Z表示 式中，r为离心半径，即从旋转轴心到沉降颗粒的距离， N为离心机的转数(s-1) 。为旋转角速度（rad/s）Z越大，越利 于分离Z5000 高速离心机；Z：2104 2106 超速离心机；4.1.2 沉降原理4.1.3 液-固分离设备类别液 固 分 离 设 备沉降设备：重力沉降 离心沉降沉降槽 管式 碟片式等膜分离设备：微滤器 超滤器反渗透器等过滤设备：常压过滤机 加压过滤机真空过滤机 离心

3、过滤机由多块带凸凹纹路的滤板和滤框交替排列于机架而构成。板和框一般制成方形，其角端均开有圆孔，这样板、框装合，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和滤饼 的空间。 4. 2.1 板框式过滤机4. 2.1 板框式过滤机4. 2.1 板框式过滤机结构组成:机架 压紧机构 过滤机构 4. 2.1 板框式过滤机4. 2.1 板框式过滤机1、止推板 2、头 板 3、滤 板 4、滤 布 5、尾 板 6、压紧板7、横 梁 8、活塞杆 9、液压缸座 10、液压缸 11、液压站 12、电控箱机架:机架是压滤机的基础部件，两端是止推板和压紧机，两侧的大梁将二者连接

4、起来，大梁用以支撑滤板，滤框和压紧板。 止推板它与支座连接将压滤机的一端坐落在地基上，厢式压滤机的止推板中间是进料孔，四个角还有四个孔，上两角的孔是洗涤液或压榨气体进口，下两角为出口。 4. 2.1 板框式过滤机机架:压紧板：用以压紧滤板滤框，两侧的滚轮用以 支撑压紧板在大梁的轨道上滚动。大梁：是承重构件，材料为优质钢板或优质槽 钢，根据使用环境防腐的要求，可选择硬质聚 氯乙烯、聚丙烯、不锈钢包覆或新型防腐涂料 等涂覆。4. 2.1 板框式过滤机压紧机构: 手动压紧：千斤顶 机械压紧：电动机减速器、齿轮、丝杆和固定 螺母。 液压压紧：液压站、油缸、活塞、活塞杆以及 活塞杆与压紧板连接的法兰卡片

5、。4. 2.1 板框式过滤机过滤机构: 滤板 、滤框、滤布4. 2.1 板框式过滤机滤浆由总管入框 框内形成滤饼 滤液穿过饼和布经每板上旋塞排出(明流)从板流出的滤液汇集于某总管排出(暗流)过滤4. 2.1 板框式过滤机横穿洗涤：洗涤液由总管入板 滤布滤饼滤布 非洗涤板排出 洗涤面=(1/2)过滤面积洗涤液行程与滤液相同。洗涤面=过滤面置换洗涤：明流过滤：每个滤板的下方出液孔上装有水咀，滤液直观地从水咀里流出。 暗流过滤：每个滤板的下方设有出液通道孔，若干块滤板出液孔连成一个出液通道，由止 推板下方出液孔相连接的管道排出。 4. 2.1 板框式过滤机说明间歇操作过滤、洗涤、卸渣、整理、装合 主

6、要优缺点构造简单，过滤面积大而占地省，过 滤压力高（可达1.5MPa左右），便于 用耐腐蚀性材料制造，便于洗涤。它 的缺点是装卸、清洗劳动强度较大。型号：例如：XAMZG160/1250-30u型压滤机。X 是厢式压滤机（B是板框式压滤机）；A 是指的滤液流出方式是暗流的（M既是明流）；Z 是自动（S是手动，Y是液压），G是隔膜滤板；160 既是过滤面积160平方米；1250 是指的滤板的外型尺寸是12501250；30 滤板的厚度，U 塑料 X 橡胶 铸铁省略4. 2.1 板框式过滤机又称真空鼓式过滤机转鼓真空过滤机由转鼓、液槽、抽真空装置和喷气喷水装置组成。核心部件是转鼓和分布装置。 4.

7、 2.2 真空转鼓过滤机（1）滤饼形成区当转鼓上的过滤室转到料浆槽并浸没在料浆液 中时，过虑室与分配器一室相通，一室与真空相连 ，在真空抽吸下，滤液被吸入鼓内，并通过分配器 流出管外，而转鼓表面上则形成滤饼层。此工作区 成为滤并形成区。 （2）洗涤吸干区随着转鼓的转动，滤饼离开料浆液进入滤饼脱 水区，在此区由于抽吸的作用，滤饼脱水，随后又 被洗水淋洗，且被抽吸干燥，在此区，进一步降低 了滤饼中溶质的含量。4. 2.2 真空转鼓过滤机（3）吹松脱落区当已经淋洗干燥了的滤饼转到此区时，过滤室 与分布器的三号气室相通。三号气室与压缩空气 相通，因此，转鼓表面上的滤饼层被吹松，并脱 落下来，随后刮刀开

8、始清除剩余的滤饼。 （4）再生区在此区，压缩空气通过分布器进入再生区的过 滤室，吹落滤布上的微细颗粒，使滤布再生，以 备进行下一轮过滤操作。4. 2.2 真空转鼓过滤机主要优缺点：优点：连续操作，易实现自动，对处理量大 而容易过滤的料浆特别适宜。缺点：转筒体积庞大而过滤面积相形之下嫌 小；用真空吸液，过滤推动力不大，悬浮液 中黏度不能高，颗粒尺寸不能太小；辅助设 备多，能耗大。 4. 2.2 真空转鼓过滤机生产能力：首先取决于转筒的面积（国产GP型固式 过滤机过滤面积由1、2、5、20m2四种）；对于特定的过滤机，提高转速和浸入角 度均可提高其生产能力。但浸入角度过大会引起其它操作的面积 减小

9、，甚至难以操作；若转速过大，则每一 周期中的过滤时间很短，使滤饼太薄，难于 卸渣，且功率消耗也很大。合适的转速需要 通过实验来确定。 4. 2.2 真空转鼓过滤机一.分类F按作用原理分类过滤式:（分离机）：转鼓壁上有孔并装滤布（三足式） 沉降式:（澄清机）：转鼓壁上无孔无滤布，碟片式、管 式 F按离心分离因素分类常速离心机，分离因素f小于3000中速离心机，分离因素f 3000-50000高速离心机，分离因素f大于50000超高速离心机，分离因素f大于20万； 4.3 离心分离设备管式离心机 优点：转速可 达2104r/min,离心力较大， 设备简单，分离效率高，操作 稳定； 缺点：沉降面积小

10、，处理能力 低(可达10m3/h)碟片式离心机 优点：沉降面 积大（碟片），提高处理能力( 最大300m3/h)；缺点：转速较管式离心机低，约 1104r/min,结构复杂 4.3 离心沉降设备4.3.1 管式离心机管式离心机转鼓的直径小而长度较长。其特点： l结构简单，运转可靠；（D 40150mm，H/D 48） l转速高；一般在10000转/分以上 l分理效果好；离心分离因数可达1500065000缺点：处理能力低由于直径小，不 致使转鼓内壁产生 过高的应力适于处理直径0.1100m；固液 密度差大于10Kg/m3，固相浓度小 于5的难分离的悬浮液和液液 两相密度差较小的乳浊液F国产离心

11、机有GQ型两种（沉降机 悬浮 液） ，GF型（分离机 乳浊液）F国产离心机有GQ型两种（沉降机 悬浮 液） ，GF型（分离机 乳浊液）管式离心机型号标记 GQ105NA改型设计：A第一次设计材料：N不锈钢；碳钢不标记转鼓内经（mm）澄清用（Q）；分离用（F） 管式离心机（G）管式离心机的技术规格 型号 项项目GQ75GF75GQ105GF105GFX105GQ150GF150转转 鼓内径mm7575105105105142142有效高度mm450450730730730730730沉积积容积积L2.672.676661010转转速r/min210002100019000190001900015

12、00015000最大分离因数22500225002100021000210001800018000进进料口喷喷嘴直径mm3,5,73,5,74,6,84,6,84,6,8,104,6,8,104,6,8,10物料进进口压压力Mpa0.05MPa生产产能力L/h （水通过过能力）67067016001700140032003200电动电动 机功率kw1.51.52.22.22.23.03.0外型尺寸(长长宽宽高 )mm500700 1300500700 13006001000 16006001000 16006001000 16006001000 16006001000 1600机器重Kg300

13、300350350350380380冷 却 管散热热面积积m2-承受压压力 Mpa-管式离心机的计算4.3 离心沉降设备4.3.2 碟片式离心机l结构复杂，价格昂贵； l转速较管式离心机低；400012000r/min l分理效果较好；离心分离因数300013000l沉降面积大；可达10000200000m2，生产能力可达100m3/h。4.3 离心沉降设备4.3.2 碟片式离心机离心澄清机：依据离心沉降速度的不同将悬浮液中 的液、固相分开的离心机。离心分离机：依据离心沉降速度的不同将轻重不同或 互不溶解的两种液体分开的离心机。区别是离心分离机的每只碟片在离开轴线一定距离的圆周上 开有几只对称

14、分布的圆孔，许多 这样的碟片叠置起来时，对应的园孔就形成垂直的通道。 碟片式离心机的计算ug:取决于系统的性质（料液粘 度、密度，固体粒子大小、密 度等），与离心机特性无关。：取决于离心机特性（离心机 碟片数、间距，转速N及半径R 等），与系统的性质无关。离心分离设备的放大 以等效时间放大等效时间：依据离心 力和离心时间的乘积来 估计离心分离的难易程 度。 以几何特征参数放大对于管式离心机，其 几何特征参数对于碟片式离心机，其 几何特征参数f：分离因数 f愈大，t愈 短离心分离设备的放大例2：现生产一种新型蛋白质，需选用离心机，已知在实验室所用离心管内外经分别 为5cm和15cm，在2000r

15、/min的转速下离心分离30min，请推荐一种工业离心机，每小时处理10立方米，性质与实验所用性质相同的悬浮液。板式膜过滤器类似于板筐过滤机 为减少浓差极化，滤 板的表面为凹凸型， 以形成湍流4.4 膜分离设备1. 滤过液体 2. 滤板 3. 刚性多孔支撑板 4. 超滤膜4.4 膜分离设备管式膜过滤器类似于列管式换热气，管子为 膜的支撑体 特点：优点：结构简单，适应性强，清洗，安装方便，单根管子可以 更换，耐高压，无死角，适于处 理高黏度和固体含量高的料液。缺点：压降大，单位体积所含过滤面积小。 中空纤维式膜分离器4.4 膜分离设备内经 0.51.4mm 外经 1.12.3mm内压式和外压式操作 特点：单位体积膜面积大，操作压力低（0.3MPa）单根损坏，需更换整个膜件，易堵塞，需预处理 螺旋卷式膜分离器4.4 膜分离设备主要元件：螺旋卷膜它是将膜，支撑材料，膜间隔材料依 次叠好，绕一中心管 卷紧即成一个膜组， 若干膜组顺次连接装 一外壳内。操作时，料液在膜表面通过间隔材料 沿轴线流动，透过液 流向中心管。特点： 优点：膜面积大，湍流状况好，换膜 容易，适于反渗透； 缺点：流体阻力大，清洗困难