非均相分离设备

分离设备吸收非均相分离设备均相分离设备分离设备沉降设备过滤设备膜分离设备蒸馏和精馏分离设备概述非均相分离设备一、沉降设备1、重力沉降设备分离原理：密度差分离剂：重力实例：悬浮液的澄清、油水分离、原油脱气(1)降尘室①结构及工作原理入口截面：矩形LbAHbSubHqV随气体的水平流速u；颗粒沉降速度ut。降尘室底面积：含尘气体积流量：含尘气流通截面积：颗粒运动速度分解：集尘斗气体入口气体出口降尘室含尘气体净化气体颗粒降尘室操作示意图颗粒的停留时间颗粒的沉降时间ttuHVqLHbuLt沉降时间停留时间tuHuL即：tVbLuq由分离条件得：②颗粒分离(沉降)条件③生产能力(可处理的尘气体积流量qV)说明：生产能力由底面积、沉降速度决定，与降尘室高度无关，多用扁平形状或多层降尘室(层高40-100mm)utu含尘气体净化气体气体速度的选取：区）（多为一般，Stokessmu/3smu/5.1易扬粉尘时，说明：设计时，以所需分离的最小颗粒为基准适合于分离直径在75μm以上的粗粒，一般作预除尘用多层降沉室清洁气流含尘气流挡板隔板(2)沉降槽利用重力沉降分离悬浮液的设备。(2)沉降槽分类：间歇式和连续式沉降过程：第一阶段：沉降槽上部，颗粒浓度低，近似自由沉降；第二阶段：沉降槽下部，颗粒浓度大，属于干扰沉降。沉降速度：通常由实验来确定。一、沉降设备2、离心沉降设备分离原理：密度差分离剂：离心力适用范围：两相密度差较小、颗粒粒度较细的非均相系。分离效果：根据离心机的种类而定，有的高效旋风分离器的分割直径可小至3~10um。旋风分离器进气排气出灰口旋风分离器示意图B旋风分离器含尘气体由矩形进口管沿切向进入器内,在器壁的作用下作圆周运动。颗粒被惯性离心力抛至器壁，并汇集于锥形底部的集尘斗（灰斗）中。净化了的气体从中央排气管离去。旋风分离器一般可分离5～75m的细小尘粒。多级旋风分离器过滤目的：从悬浮液中分离出固体颗粒。过滤原理：在外力的作用下，悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道而固体颗粒被截留下来，从而实现固、液分离。过滤术语：滤浆：过滤操作所处理的悬浮液过滤介质：所用的多孔物质（过滤介质是织物时，称为滤布)；滤液：通过介质孔道的液体；滤饼（滤渣）：被截留的物质。二、过滤二、过滤过滤原理：固体颗粒比过滤介质的孔径大，在介质孔道的上方相互之间架桥，其他颗粒在桥面沉积形成滤饼层，溶液从固体颗粒之间的缝隙中穿流而过进入滤液，从而实现固液分离。工业过滤方式:深层过滤、滤饼过滤特点：固体颗粒的沉积发生在较厚的粒状过滤介质内部，过滤介质表面上无颗粒层形成。特点：固体颗粒呈饼层状沉积于过滤介质的上游一侧，形成滤饼层。适用：处理颗粒含量较高的悬浮液，是化工生产中的主要过滤方式。适用：悬浮液中颗粒尺寸甚小而且含量甚微的场合。悬浮液过滤介质滤液深层过滤清液过滤介质悬浮液滤饼滤饼过滤二、过滤设备以压力差为推动力：板框式压滤机（间歇操作）；叶滤机（间歇操作）；回转真空过滤机（连续操作）以离心力为推动力：离心过滤机。滤板和滤框实物图片板框压滤机1、板框式过滤机板框压滤机板框压滤机是由多块滤板和滤框叠合组成滤室，并以压力为推动力的过滤机。板框压滤机的主要部件是滤板和滤框，滤板和滤框通常为矩形、正方形或圆形，用木材、铸铁、铸钢、不锈钢等材料制造，操作压力一般为0.3~0.5MPa。结构和工作原理滤框、滤板—洗涤板，非洗涤板料液通道2钮1钮3钮洗涤液通道洗涤板框非洗涤板排列方式：板、框交替，个数可调。板框压滤机操作周期：组装→过滤→洗涤→卸渣→整理。操作方式：间歇操作滤液滤浆过滤过程：洗液废洗液洗涤过程：优点：操作灵活，过滤面积大，可承受较大压力；缺点：劳动强度大，操作不连续，生产效率低。2、离心过滤(1)工作原理过滤推动力：离心力；离心机分类：常速、高速、超速离心机。①三足式离心机优点：构造简单、运转周期灵活；缺点：卸料时劳动条件差、检修不方便；适用：小批量物料处理，各种盐类结晶的过滤和脱水。1－底盘；2－支柱；3－缓冲弹簧；4－摆杆；5－鼓壁；6－转鼓底；7－拦液板；8－机盖；9－主轴；10－轴承座；11－制动吕手柄；12－外壳；13－电动机；14－制动轮；15－滤液出口（2）离心过滤机型式②刮刀卸料式离心机优点：连续运转、生产能力大、劳动条件好；适用：直径在0.1mm以上的颗粒的过滤；不适用：细、粘颗粒的过滤，必须保持晶粒完整的物料的过滤。③活塞往复式卸料离心机适用：颗粒直径较大（0.15mm)、浓度大（30%)的滤浆食盐、硫酸铵、尿素等的生产中。121－原料液2－洗涤液3－脱液固体4－洗出液5－滤液利用惯性、过滤、静电等作用，从气体或蒸气中除去所含固体颗粒或液滴而使之净化，或者用液体对气体进行洗涤，即所谓的湿法净制。三、气体的其他净化方法1、惯性分离器原理：利用气体与颗粒密度不同的性质，在气体的流动路径上设置挡板以使气体在流动时发生突然的转向，由于颗粒的惯性大，不易改变流动方向，因而可从气体中分离出来。适用：从气体中分离出固体颗粒或液滴。优点：结构简单、阻力小;缺点：分离效率不高，用作预除尘。说明：颗粒的直径及密度越大、气速越大、气体转折的曲率半径越小，则除尘效果越好。挡板尘灰惯性分离器组2、袋滤器•袋滤器的型式有多种，液体袋滤器用于悬浮液的分离；袋式滤尘器用于含尘气体的分离，它使含尘气体通过悬挂在袋室上部的织物过滤袋而被除去。脉冲式袋式滤尘器袋式滤尘器示意图袋滤器使含尘气体穿过袋状滤布，以除去其中的尘粒的设备。优点：能除去1μm以下的微尘、除尘效率高缺点：投资费用高、清灰麻烦、用于处理湿度高的气体时，应注意气温须高于露点。适用：在旋风分离器后作为末级除尘设备。1－排气口；2－上部箱体；3－喷射管；4－文氏管；5－控制器；6－气包；7－控制阀；8－脉冲阀；9－进气口；10－滤袋；11－框架；12－中部箱体；13－灰斗；14－排灰阀3、静电除尘器利用直流高压电源使尘粒沉降的设备，基本部分为两个高压电极。原理：在放电电极周围产生电离圈，气体通过电离区时发生电离，电离产生的正负离子在向两极运动过程中撞击粉尘粒子，使尘粒带上电荷被两极吸引而从气体中分离出去。优点：有效地扑集0.1μm甚至更小的烟尘或雾滴，分离效率可高达99.99%；阻力小、气体处理量大。缺点：设备费和运转费均较高、安装管理要求严格。4、湿式除尘器使含尘气体与水或其他液体相接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及扩散、粘附等作用把尘粒从气流中分离出来的设备。（1）水膜除尘器优点：除尘效率高、阻力小、结构简单；缺点：设备体积大、占地多、金属消耗量大。1－外壳；2－螺旋倒流片；3－内芯；4－灰浆斗优点：能除去1μm以下的微尘、除尘效率高、结构简单、维修管理方便、可用于除雾、降湿、吸收及蒸发等操作。缺点：压力损失大、用水量大。（2）文氏管除尘器由文氏管和除沫器组成。1－进气管；2－喷水装置；3－收缩管；4－喉管；5－扩散管；6－连接风管；7－除沫器（3）塔式除尘在某些逆流塔式传质设备中，尘粒与水滴相互凝聚，使尘粒成团状，靠重力作用而沉降下来，随液流由塔底排出。常用的塔式除尘设备有：湍球塔、泡沫洗涤塔、旋流塔板。1－栅板2－喷嘴3－除雾器4－人孔5－供水管6－视境4、均相分离设备进料回流液塔顶气相塔底液相4-1、精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。蒸馏的基本原理是将液体混合物部分气化,利用其中各组份挥发度不同（相对挥发度，α）的特性，实现分离目的的单元操作。板式塔结构（1）功能：为混合物的气、液两相提供多级的充分、有效的接触与及时、完全分离的条件。（2）板式塔性能要求①生产能力大；②塔板效率高；③具有适当的操作弹性；④塔板阻力小；⑤塔结构简单，易于加工制造，维修保养。常用塔板类型：（1）泡罩塔优点：塔板操作弹性大，塔效率也比较高，不易堵。缺点：结构复杂，制造成本高，塔板阻力大但生产能力不大。组成：升气管和泡罩圆形泡罩条形泡罩泡罩塔（2）筛板塔板优点：结构简单、造价低、塔板阻力小目前，广泛应用的一种塔型。塔板上开圆孔，孔径：3-8mm，大孔径筛板：12-25mm。（3）浮阀塔板圆形浮阀条形浮阀浮阀塔盘方形浮阀优点：浮阀根据气体流量，自动调节开度，提高了塔板的操作弹性、降低塔板的压降，同时具有较高塔板效率，在生产中得到广泛的应用。缺点：浮阀易脱落或损坏。方形浮阀F1型浮阀4-2、吸收塔吸收塔是实现吸收操作的设备。按气液相接触形态分为三类。第一类是气体以气泡形态分散在液相中的板式塔、鼓泡吸收塔、搅拌鼓泡吸收塔；第二类是液体以液滴状分散在气相中的喷射器、文氏管、喷雾塔；第三类为液体以膜状运动与气相进行接触的填料吸收塔和降膜吸收塔。塔内气液两相的流动方式可以逆流也可并流。通常采用逆流操作，吸收剂以塔顶加入自上而下流动，与从下向上流动的气体接触，吸收了吸收质的液体从塔底排出，净化后的气体从塔顶排出。填料塔：填料塔是塔设备的一种。塔内填充适当高度的填料，以增加两种流体间的接触表面。例如应用于气体吸收时，液体由塔的上部通过分布器进入，沿填料表面下降。气体则由塔的下部通过填料孔隙逆流而上，与液体密切接触而相互作用。结构较简单，检修较方便。广泛应用于气体吸收、蒸馏、萃取等操作。填料塔分类：填料塔散堆填料规整填料填料塔优缺点：缺点：填料造价高，当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于悬浮物或容易聚合的物料；优点：生产能力大、分离效率高、压降小、持液量小、操作弹性大