固液分離單元操作報(bào)告(1)課件

1、2016年1月6日,非均相分離－固液分離,一、化工單元操作,化工單元操作：是將化工生產(chǎn)中那些普遍采用的，遵循共同的操作原理，所用設(shè)備相近，具有相同作用的一些基本的物理性操作。這些物理過(guò)程在整個(gè)化工生產(chǎn)中點(diǎn)有極其重要的地位，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效益影響很大。,二、五個(gè)基本概念,在單元操作中，如何控制最優(yōu)化的生產(chǎn)條件和創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益，必須學(xué)習(xí)以下五個(gè)基本概念，也是從事化工生產(chǎn)的操作者和管理者所要掌握的重要基本概念。1、物料衡算輸入系統(tǒng)的

2、物料量＝輸出系統(tǒng)的物料量+系統(tǒng)損失的物料量物料衡算通式，依據(jù)是質(zhì)量守恒定律。物料衡算步驟可概括為：（1）劃定范圍 可以是一個(gè)設(shè)備、車(chē)間、工段；（2）確定基準(zhǔn) 間歇操作，以一批物料為基準(zhǔn)；連續(xù)操作，以小時(shí)、天、月、年為基準(zhǔn)；（3）列出方程（4）求解方程 注意：?jiǎn)挝灰y(tǒng)一。,,2、能量衡算輸入體系能量＝輸出體系能量+能量損失其計(jì)算步驟可按物料衡算進(jìn)行，一般選定0℃時(shí)為基準(zhǔn)溫度。,,3、平衡關(guān)系化工過(guò)程的每一個(gè)單元操作或化

3、學(xué)反應(yīng)都稱(chēng)為過(guò)程，研究過(guò)程的規(guī)律，目的是使過(guò)程向著有利于生產(chǎn)的方向進(jìn)行。平衡關(guān)系就是研究過(guò)程進(jìn)行的方向和過(guò)程的最大程度。平衡關(guān)系是指在一定的條件下，過(guò)程的變化達(dá)到了極限，即達(dá)到了平衡狀態(tài)。例如：循環(huán)水冷卻塔，在填料分布效率，通過(guò)填料風(fēng)量、水量，水量及氣侯條件一定的前提下，冷卻塔上所帶走的熱量及蒸發(fā)量是一定的，這就是傳熱的平衡狀態(tài)。當(dāng)條件改變時(shí)，原有的平衡狀態(tài)被破壞并發(fā)生轉(zhuǎn)移，直至在新的條件下重新建立平衡。在化工生產(chǎn)過(guò)程中，常采用改

4、變平衡條件的方法，使平衡向著有利于生產(chǎn)的方向移動(dòng)。因此，掌握平衡狀態(tài)與平衡條件的相互關(guān)系，對(duì)判斷過(guò)程的程度及掌控生產(chǎn)有著極為重要的作用。,,4、過(guò)程速率過(guò)程速率是指單位時(shí)間內(nèi)過(guò)程的變化率，即進(jìn)行的快慢。若一個(gè)過(guò)程可以進(jìn)行，而速率非常慢，那么過(guò)程就失去了工業(yè)化的意義。例如：水可以在常溫下進(jìn)行蒸發(fā)，但如果我廠的循環(huán)水不使用冷卻塔，那么我們的循環(huán)水將無(wú)法使用。過(guò)程速率＝過(guò)程推動(dòng)力/過(guò)程阻力過(guò)程推動(dòng)力是指導(dǎo)致過(guò)程進(jìn)行的動(dòng)力，如水自流的推動(dòng)

5、力是位差（位能差）。過(guò)程阻力與體系物性、過(guò)程性質(zhì)、設(shè)備結(jié)構(gòu)、操作條件等均有關(guān)系。在化工單元操作中，主要探討的問(wèn)題就是怎樣加大過(guò)程推動(dòng)力和減少過(guò)程阻力。,,5、經(jīng)濟(jì)效益經(jīng)濟(jì)效益＝勞動(dòng)成果/勞動(dòng)消耗勞動(dòng)成果是指最終合格產(chǎn)品價(jià)值；勞動(dòng)消耗包含操作費(fèi)用，設(shè)備折舊以及占用固定資產(chǎn)和流動(dòng)資金。為提高經(jīng)濟(jì)效益，必須從提高生產(chǎn)操作者的技術(shù)素質(zhì)、提高勞動(dòng)成果和降低消耗三個(gè)方面進(jìn)行。,三、非均相物系,自然界中的物質(zhì)大多數(shù)是混合物，一般可分為均相混

6、合物和非均相混合物。一般物質(zhì)主要呈現(xiàn)三種狀態(tài)：固、液、氣。均相物系：相同狀態(tài)組成的混合物系。非均相物系：不同狀態(tài)組成的混合物系，如固液，固氣，氣液，液液（不互溶液體）及固體混合物。在非均相物系中，處于分散狀態(tài)的一相稱(chēng)為分散相，在分散相周?chē)?，處于連續(xù)狀態(tài)的稱(chēng)為連續(xù)相。非均相物系分離的目的：（1）滿足生產(chǎn)工藝要求；（2）回收有價(jià)值的物質(zhì)。（3）減少環(huán)境污染；,四、固液分離,我廠生產(chǎn)過(guò)程中涉及到哪些固液分離單元？,,固液分離的

7、方法有哪些？（1）重力沉降（2）離心沉降（3）過(guò)濾（4）離心過(guò)濾（5）其它方法,1、重力沉降,重力沉降是指在重力作用下分散相顆粒與連續(xù)相流體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)分離操作的過(guò)程。重力沉降的實(shí)質(zhì)是借助分散相和連續(xù)相密度差來(lái)實(shí)現(xiàn)分離。重力沉降的速度是指顆粒相對(duì)于連續(xù)液體的沉降運(yùn)動(dòng)速度，其影響因素有：顆粒的形狀、大小、密度及流體的密度、黏度等。顆粒在流體中下降受到三個(gè)力的作用：重力，浮力，運(yùn)動(dòng)方向的阻力，其中重力和浮力是恒定的，而

8、阻力隨下降的速度變化。顆粒在下降的過(guò)程中，阻力隨速度的增加而變大，達(dá)到一定數(shù)值后，三個(gè)力達(dá)到平衡，開(kāi)始勻速下降，此時(shí)便是顆粒的沉降速度。,,重力沉降速度計(jì)算公式,,重力沉降的影響因素：（1）顆粒的特性。對(duì)于同種顆粒，球形顆粒的沉降速度大于非球形；顆粒直徑越大，密度越大，沉降速度越快；顆粒濃度越大，沉降速度越慢。（2）流體的性質(zhì)。流體的密度越小，黏度越大，沉降速度越小。（3）流體的流動(dòng)狀態(tài)。流體應(yīng)盡可能處于穩(wěn)定的低速流動(dòng)狀態(tài)，減少

9、干擾，提高分離效率。（4）器壁效應(yīng)。由于器壁對(duì)顆粒產(chǎn)生摩擦而減少沉降速度。,,2、重力沉降設(shè)備按操作形式可分：間歇式和連續(xù)式；按懸浮液流動(dòng)方向分：平流式、輻流式和豎流式；按工作原理及操作方式分：閉式、開(kāi)式、連接式和平衡式；,,a、平流沉降槽,,b、豎流沉降槽,,輻流沉降槽,,重力沉降在我廠有哪些應(yīng)用？,,3、離心沉降依靠慣性離心力的作用而實(shí)現(xiàn)的沉降過(guò)程，稱(chēng)為離心沉降。重力沉降不是所有小顆粒都能沉降，當(dāng)粒子小到一定的程度時(shí)，沉

10、降很慢或根本不能沉降，此時(shí)采用離心沉降可取得較滿意的結(jié)果。顆粒的離心力由旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生，轉(zhuǎn)速越大，離心力越大。當(dāng)流本帶著顆粒旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果顆粒的密度大于流本的密度，則離心力將會(huì)使顆粒在徑向上與液體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而飛離中心；在徑向上受到三個(gè)力的作用：離心力：徑向朝外；向心力：指向旋轉(zhuǎn)中心；阻力：指向旋轉(zhuǎn)中心；,,旋液分離器設(shè)備主體由直徑較小的圓筒和較長(zhǎng)的圓錐兩部分組成。懸浮液經(jīng)入口管切向進(jìn)入圓筒，做螺旋形向下運(yùn)動(dòng)，形成下旋流。固

11、體顆粒受慣性離心力的作用被甩向器壁，隨下旋流降至錐底的出口排出，清液或含細(xì)微顆粒的液體則成上升的內(nèi)旋液，從頂部中心管排出（溢流）。,,4、過(guò)濾過(guò)濾是分離固液最普遍有效的單元操作之一。與沉降相比，更迅速、徹底。過(guò)濾是在推動(dòng)力的作用下，使懸浮液通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)小孔，截留固體，實(shí)現(xiàn)分離的操作。隨著過(guò)濾的進(jìn)行，形成濾餅，過(guò)濾的速度會(huì)逐漸變慢，需要定期清出濾餅。截留顆粒的多孔物稱(chēng)為過(guò)濾介質(zhì)，是濾餅的支撐物，必須具備足夠的機(jī)械強(qiáng)度，及適宜的孔

12、徑，阻力小，濾餅易清降。分類(lèi)如下：（1）織物介質(zhì)：濾網(wǎng)，濾布，濾紙；（2）多孔固體介質(zhì)：燒結(jié)金屬網(wǎng)，多孔膜管等；（3）粒狀介質(zhì)。硅藻土，砂等。,,過(guò)濾速率過(guò)濾速率是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)過(guò)濾面積上的濾液體積，與推動(dòng)力成正比，與過(guò)濾阻力成反比。過(guò)濾推動(dòng)力：重力、離心力或壓力差。過(guò)濾設(shè)備：板框過(guò)濾機(jī)、過(guò)濾器、膜過(guò)濾器、金屬膜管過(guò)濾器。,,5、離心過(guò)濾在重力作用下，當(dāng)顆粒小到一定的程度時(shí)，沉降過(guò)程很慢，為使顆粒更好、更快的分離，利用離心

13、力較為有效。離心分離主要是利用離心分離設(shè)備進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。由于顆粒和液體介質(zhì)的密度不同，所受離心力不同，可以分離出一般過(guò)濾方法不能除去的小顆粒，也可用于分離兩種密度不同的液體混合物。,,離心機(jī)的分類(lèi),,,,,,,,,,,6、其它分離方法氣?。簹飧》ǘ嘤糜谒幚恚蛛x比重接近于水和難以沉淀的懸浮物。懸浮物表面憎水性顆粒表面易附著氣泡，密度變小上浮。親水性顆粒則可通過(guò)化學(xué)藥品處理轉(zhuǎn)化為憎水性。絮凝：使液體中懸浮顆粒集聚變大，形成絮團(tuán)，加快粒