推荐过滤与离心分离设备

1、1第六章第六章 过滤与离心分离设备过滤与离心分离设备了解固液分离的方法了解固液分离的方法 掌握过滤和离心分离掌握过滤和离心分离 设备的类型、构造设备的类型、构造2第一节第一节 概概 述述一、目的一、目的v固相与液相分离固相与液相分离u在生物技术产业中，微生物发酵液、动植物在生物技术产业中，微生物发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液等都是多组分混合物，细胞培养液、酶反应液等都是多组分混合物，而且是由固相与液相组成的而且是由固相与液相组成的u悬浮液的固液分离是生物产品提取过程中首悬浮液的固液分离是生物产品提取过程中首先遇到的问题先遇到的问题 3二、方法二、方法v沉降沉降u重力沉降重力沉降u离心沉降离

2、心沉降u常压过滤常压过滤u减压（真空）过滤减压（真空）过滤u加压过滤加压过滤u离心过滤离心过滤v过滤过滤悬浮液悬浮液滤饼滤饼过滤介质过滤介质滤液滤液4v选择选择u固体颗粒的大小、含量，可压缩性固体颗粒的大小、含量，可压缩性u液体的粘度，与固体粒子的密度差液体的粘度，与固体粒子的密度差u操作规模，设备和使用费用操作规模，设备和使用费用u料液对设备的腐蚀性，尽量不要带入新的杂质料液对设备的腐蚀性，尽量不要带入新的杂质5三、过滤介质三、过滤介质v要求要求u过滤性能（过滤性能（截留能力、渗透性截留能力、渗透性）u经济、耐用、性质稳定经济、耐用、性质稳定v种类种类u编织物：滤布、滤网编织物：滤布、滤网u

3、多孔固体：多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料多孔固体：多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料u颗粒状：硅藻土、珍珠岩石、细砂、活性碳颗粒状：硅藻土、珍珠岩石、细砂、活性碳u膜：反渗透膜、超滤膜、微过滤膜等膜：反渗透膜、超滤膜、微过滤膜等6四、强化过滤速率的措施四、强化过滤速率的措施v提高推动力提高推动力: 在一定过滤压力差范围内，增大在一定过滤压力差范围内，增大压力差有利于过滤，但当压力差大到一定程度后，压力差有利于过滤，但当压力差大到一定程度后，继续增大将使过滤速度降低继续增大将使过滤速度降低v改变悬浮液的物理性质改变悬浮液的物理性质: 降低滤液粘度、减降低滤液粘度、减少滤饼阻力、减少固形物含量少滤饼阻力、

4、减少固形物含量u加热加热u凝聚和絮凝凝聚和絮凝u加入盐类加入盐类u调节调节phu加入助滤剂（用法、用量）加入助滤剂（用法、用量）7第二节第二节 过滤分离设备过滤分离设备v推动力较小，工业推动力较小，工业生产中很少使用生产中很少使用v在啤酒生产过程中在啤酒生产过程中的麦芽糖化醪液过的麦芽糖化醪液过滤仍多用常压平底滤仍多用常压平底筛板过滤机筛板过滤机一、一、常压过滤机常压过滤机 8二、二、加压过滤机加压过滤机 1 1、板框过滤机、板框过滤机v应用较广的过滤设备，在发酵工业中用于霉菌、应用较广的过滤设备，在发酵工业中用于霉菌、放线菌和细菌等多种发酵液的固液分离放线菌和细菌等多种发酵液的固液分离9组成

5、部件组成部件：1011操作过程：操作过程：过滤阶段过滤阶段洗涤阶段洗涤阶段12特点：特点：pfvkevn式中：式中：v vf f发酵液体积，发酵液体积，m m3 3 e e湿滤渣体积与发酵液体积之比湿滤渣体积与发酵液体积之比 v vp p单台板框过滤机的滤箱容积，单台板框过滤机的滤箱容积，m m3 3 k k滤箱的充满系数滤箱的充满系数u结构简单，造价低，过滤面积大，过滤推动力大，结构简单，造价低，过滤面积大，过滤推动力大，动力消耗小动力消耗小 u设备笨重，间歇操作，需人工卸除滤饼和换洗滤设备笨重，间歇操作，需人工卸除滤饼和换洗滤布，劳动强度大，明流滤液卫生条件差布，劳动强度大，明流滤液卫生条

6、件差台数：台数：13类型类型：bms、bas、bmy、baybms 40/635-25板框压滤机板框压滤机明流明流手动压紧手动压紧过滤面积过滤面积滤框规格滤框规格框厚度框厚度14结构结构u滤布滤布: :首尾封闭为一体首尾封闭为一体u过滤：过滤：过滤、洗饼操作与普通板框过滤机相同过滤、洗饼操作与普通板框过滤机相同ifp自动板框压滤机工作原理图自动板框压滤机工作原理图(2)降框、卸饼及洗刷滤布u卸除滤饼：卸除滤饼：机械拉开框、降框、卸饼机械拉开框、降框、卸饼u滤布洗涤：滤布洗涤：传动装置带动环形滤布旋转、洗涤传动装置带动环形滤布旋转、洗涤15特点特点u板框的拆装、滤饼的脱落卸出和滤布的清洗等板框的

7、拆装、滤饼的脱落卸出和滤布的清洗等操作都自动进行，操作都自动进行，降低了劳动强度降低了劳动强度u缩短了缩短了辅助操作时间辅助操作时间，1010分钟即可分钟即可u结构复杂，价格昂贵结构复杂，价格昂贵16v全部由滤板并列全部由滤板并列组合而成组合而成v凹面形圆盘滤板，凹面形圆盘滤板，合并后形成凹腔，合并后形成凹腔，装滤饼装滤饼v板的两侧放置过板的两侧放置过滤介质滤介质3 3、凹腔板式压滤机、凹腔板式压滤机174 4、叶片式硅藻土过滤机叶片式硅藻土过滤机流动方向4321图8-4 垂直式硅藻土过滤机垂直叶片式硅藻土过滤机垂直叶片式硅藻土过滤机构造：构造：v顶部为快开式顶盖，底部顶部为快开式顶盖，底部有

8、一条水平的滤液汇集总有一条水平的滤液汇集总管，两者之间垂直排列了管，两者之间垂直排列了许多扁平的滤叶许多扁平的滤叶v每张滤叶的下部有一根滤每张滤叶的下部有一根滤液导出管，将其内腔与滤液导出管，将其内腔与滤液汇集总管连接液汇集总管连接18v滤叶的骨架是滤叶的骨架是管子弯制成的管子弯制成的长方形框长方形框v中央平面上夹中央平面上夹着一层大孔格着一层大孔格粗金属丝网，粗金属丝网，在其两面紧覆在其两面紧覆以细金属丝网以细金属丝网19工作过程：（啤酒过滤）工作过程：（啤酒过滤）u过滤时顶盖紧闭，将啤酒与硅藻土的混合液泵送过滤时顶盖紧闭，将啤酒与硅藻土的混合液泵送入过滤器，以制备硅藻土入过滤器，以制备硅藻

9、土预涂层预涂层u混合液中的硅藻土颗粒被截留在混合液中的硅藻土颗粒被截留在滤叶滤叶表面的细金表面的细金属网上面，啤酒则穿过金属网，流进滤叶内腔，属网上面，啤酒则穿过金属网，流进滤叶内腔，然后在汇集总管流出然后在汇集总管流出u浊液返流，直到流出的啤酒澄清，表明预涂层制浊液返流，直到流出的啤酒澄清，表明预涂层制备完毕，接着可以备完毕，接着可以过滤过滤啤酒啤酒u过滤结束后，压出器内啤酒，然后反向压入清水，过滤结束后，压出器内啤酒，然后反向压入清水，使使滤饼滤饼脱落，自底部卸出脱落，自底部卸出 20水平叶片式硅藻土过滤机水平叶片式硅藻土过滤机滤饼滤液滤浆h图8-5 水平叶式硅藻土过滤机构造：构造：v在垂

10、直空心轴上装有许在垂直空心轴上装有许多水平排列的多水平排列的滤叶滤叶v滤叶的上侧是一层细金滤叶的上侧是一层细金属丝网，中央夹着一层属丝网，中央夹着一层大孔格粗金属丝网，滤大孔格粗金属丝网，滤叶下侧则是叶下侧则是金属薄板金属薄板21v滤叶内腔与空心轴内腔相滤叶内腔与空心轴内腔相通，滤液从滤叶内腔汇集通，滤液从滤叶内腔汇集空心轴空心轴，然后从底部排出，然后从底部排出滤饼滤液滤浆h图8-5 水平叶式硅藻土过滤机工作过程工作过程：u与垂直叶片式过滤机相同与垂直叶片式过滤机相同u在过滤结束后，开动空心在过滤结束后，开动空心转轴，在惯性离心力作用转轴，在惯性离心力作用下，更容易卸除下，更容易卸除滤饼滤饼2

11、2三、真空过滤机三、真空过滤机1 1、小型过滤实验装置、小型过滤实验装置232 2、转筒真空过滤机、转筒真空过滤机流程流程：24构造构造：25工作过程工作过程：2627 特点：特点：v连续过滤，生产能力大连续过滤，生产能力大v自动化程度高，劳动强度小自动化程度高，劳动强度小v过滤推动力小，滤饼湿度大，投资大过滤推动力小，滤饼湿度大，投资大v适合于固体含量较大（适合于固体含量较大（10%10%）的悬浮液的分）的悬浮液的分离离v用于霉菌、放线菌的发酵液过滤用于霉菌、放线菌的发酵液过滤283 3、滤布循环行进式（、滤布循环行进式（rcfrcf）转鼓真空过滤机）转鼓真空过滤机v行进的滤布载着吹行进的滤

12、布载着吹松的滤饼通过滤饼松的滤饼通过滤饼剥离滚筒，因行进剥离滚筒，因行进方向的转折，使滤方向的转折，使滤饼脱离滤布饼脱离滤布234567891011 图8-10 rcf真空转鼓过滤机工作原理1-过滤筒 2-洗涤水 3-真空调整 4-过滤槽 5-搅拌装置 6-洗涤液 7-刮板 8-滤饼剥离滚 9-喷嘴 10-张紧滚 11-滤布脱水脱液洗涤真空剥离v在普通转鼓式真空过滤机的转鼓表面安装了一条在普通转鼓式真空过滤机的转鼓表面安装了一条由转鼓驱动的首尾闭合的由转鼓驱动的首尾闭合的滤布带滤布带 v滤布在行进过程中滤布在行进过程中从正反两方面受到从正反两方面受到洗刷而再生洗刷而再生 29 四、四、 过滤机

13、选用的基本原则过滤机选用的基本原则1 1根据物料的过滤性能，初步确定选择哪根据物料的过滤性能，初步确定选择哪种推动力的设备种推动力的设备v对所需过滤的物料进行过滤性能测试，包括含固对所需过滤的物料进行过滤性能测试，包括含固率、密度、固体颗粒的平均粒径和粒度分布、颗率、密度、固体颗粒的平均粒径和粒度分布、颗粒的沉降速度、滤饼的平均比阻力系数和滤饼的粒的沉降速度、滤饼的平均比阻力系数和滤饼的含湿率、滤饼的可压缩性系数含湿率、滤饼的可压缩性系数v滤饼平均比阻力系数小的选用真空过滤设备滤饼平均比阻力系数小的选用真空过滤设备v滤饼平均比阻力系数大的使用加压过滤设备滤饼平均比阻力系数大的使用加压过滤设备3

14、02 2根据处理物料的化学性质，检查所选择的根据处理物料的化学性质，检查所选择的过滤机类型是否正确过滤机类型是否正确v对于易挥发、易燃物料一般不使用真空过滤设备对于易挥发、易燃物料一般不使用真空过滤设备v有毒或有放射性的物料，应当选择可以进行密闭有毒或有放射性的物料，应当选择可以进行密闭操作的过滤设备操作的过滤设备3 3根据工艺过程的特点和生产规模对选择的根据工艺过程的特点和生产规模对选择的过滤设备进行筛选过滤设备进行筛选v生产规模大，应选择连续式、劳动强度小的设备生产规模大，应选择连续式、劳动强度小的设备v对生产规模小的或本身是间歇操作的，选用间歇对生产规模小的或本身是间歇操作的，选用间歇操

15、作的过滤机可以节省设备费用和操作费用操作的过滤机可以节省设备费用和操作费用314 4根据对滤饼的纯度或母液回收率等要求来根据对滤饼的纯度或母液回收率等要求来确定过滤机类型确定过滤机类型v为提高滤饼洗涤效率，一般可以使用过滤面是水为提高滤饼洗涤效率，一般可以使用过滤面是水平的设备平的设备5 5根据对滤饼含湿率的要求，决定是否选用根据对滤饼含湿率的要求，决定是否选用带有机械挤压过程的设备带有机械挤压过程的设备v如果滤饼具有较高的可压缩性，又要求生产较低如果滤饼具有较高的可压缩性，又要求生产较低含湿率的滤饼时，可以使用带有机械挤压过程的含湿率的滤饼时，可以使用带有机械挤压过程的过滤设备过滤设备326

16、 6根据所选择的设备，物料的基本特性数根据所选择的设备，物料的基本特性数据进行设备生产能力和最佳操作条件的计据进行设备生产能力和最佳操作条件的计算，以确定设备的大小，投资费用，操作算，以确定设备的大小，投资费用，操作费用费用v若有几种设备可供选择，应根据物料的过滤特性若有几种设备可供选择，应根据物料的过滤特性和模型实验结果，进行技术综合评价，确定一种和模型实验结果，进行技术综合评价，确定一种工艺上合理、投资和操作费用最经济的设备工艺上合理、投资和操作费用最经济的设备33第三节第三节 离心分离设备离心分离设备一、离心分离原理与分离因数一、离心分离原理与分离因数34物料在离心机中所受离心力：物料在

17、离心机中所受离心力：900900602222pt2tpmrngrnmfrnugrmuf离心分离因数：离心分离因数：180090022pdnrnmff352dnf 22nd nf df nd增加转鼓转速，同时还要降低转鼓直径增加转鼓转速，同时还要降低转鼓直径 36二、特点二、特点v与加压过滤比较，离心与加压过滤比较，离心分离效率高，分离效率高，操作时卫生条件好操作时卫生条件好v适用于大规模的分离过程适用于大规模的分离过程v设备设备投资费用高，能耗较多投资费用高，能耗较多 37三、类型三、类型38 391 1、管式离心机、管式离心机四、常用的离心机四、常用的离心机v类型：类型：ugfgf型用于乳浊

18、液进行的液型用于乳浊液进行的液- -液分离液分离ugqgq型用于悬浮液进行液型用于悬浮液进行液- -固分离固分离v结构：结构：u由转鼓、分离盘、机壳、机架、由转鼓、分离盘、机壳、机架、传动装置等组成传动装置等组成 u转筒直径为转筒直径为4545150mm 150mm ，转速，转速150001500050000r/min50000r/min40v操作过程：操作过程：待处理的料液由进待处理的料液由进料管经底部中心轴进入鼓底，料管经底部中心轴进入鼓底，靠圆形挡板分散到四周，受到靠圆形挡板分散到四周，受到高速离心力作用而旋转向上高速离心力作用而旋转向上u轻液轻液位于转筒的中央，呈螺旋位于转筒的中央，呈

19、螺旋形运转，向上移动形运转，向上移动u重液相重液相靠近筒壁，至分离盘时，靠近筒壁，至分离盘时，轻、重液相则沿相应孔道进入轻、重液相则沿相应孔道进入集液槽后排出集液槽后排出u固体固体在离心力场的作用下沉积在离心力场的作用下沉积于鼓壁上，达到一定数量后，于鼓壁上，达到一定数量后，停机人工除渣停机人工除渣41v特点：特点：u设备简单，操作稳定设备简单，操作稳定u分离纯度高，可用于分离纯度高，可用于液液- -液分离和微粒较液分离和微粒较小的悬浮液分离小的悬浮液分离u常用于微生物菌体和常用于微生物菌体和蛋白质的分离蛋白质的分离u生产能力较低生产能力较低422 2、碟片式离心机碟片式离心机v构造：构造：密

20、闭转鼓内密闭转鼓内设有数十个至上百设有数十个至上百个锥角为个锥角为6060120120的锥形碟片的锥形碟片v特点：特点：具有许多重具有许多重叠的碟片，缩短了叠的碟片，缩短了颗粒的沉降距离，颗粒的沉降距离，提高了分离效率提高了分离效率43u密度小密度小的清液沿碟片的上的清液沿碟片的上表面的碟片向轴心方向移表面的碟片向轴心方向移动，在轻液出口处排出动，在轻液出口处排出v工作过程：工作过程：发酵醪由转鼓中心进入高速旋转的发酵醪由转鼓中心进入高速旋转的转鼓内，因固转鼓内，因固- -液密度不同，在碟片空隙内受到液密度不同，在碟片空隙内受到离心力的作用下，将发酵醪分成固液两相离心力的作用下，将发酵醪分成固

21、液两相u密度大密度大的浓缩物或菌体，的浓缩物或菌体，则沿着上一碟片的底表面则沿着上一碟片的底表面下滑到碟片外边缘，经转下滑到碟片外边缘，经转鼓壁上的喷嘴喷出鼓壁上的喷嘴喷出443 3、螺旋卸料离心机、螺旋卸料离心机v结构：结构：沉降式螺旋卸料离心机的转动部分是由转沉降式螺旋卸料离心机的转动部分是由转鼓和螺旋两个部件组成的。鼓和螺旋两个部件组成的。料液由中心管加入，料液由中心管加入，进料位置约在螺旋的中部，其前面部分为沉降区，进料位置约在螺旋的中部，其前面部分为沉降区，后面部分为甩干区后面部分为甩干区v工作过程：工作过程：在离心在离心力作用下，固形物力作用下，固形物被沉降在转鼓壁上，被沉降在转鼓

22、壁上，液体由右侧溢流孔液体由右侧溢流孔排出，固体则由螺排出，固体则由螺旋从大端推向小端，旋从大端推向小端，同时被甩干，从排同时被甩干，从排渣口排出渣口排出 454、三足式离心机、三足式离心机 v结构：结构：转鼓由主轴连接传动装置，它们通过滚动转鼓由主轴连接传动装置，它们通过滚动轴承装于轴承座上，轴承座与外壳均固定在底盘轴承装于轴承座上，轴承座与外壳均固定在底盘上，并用三根摆杆悬挂于上，并用三根摆杆悬挂于三根支足三根支足的球面座上的球面座上12131110814756431215 图8-16 人工卸料三足式离心机的结构1-盘底 2-支足 3-缓冲弹簧 4-摆杆 5-转鼓壁 6-转鼓底 7-拦液板

23、 8-机盖 9-主轴 10-轴承座 11-制动器手把 12-外壳 13-电动机 14-制动轮 15-滤液出口转鼓转鼓滤饼滤饼滤布滤布滤网滤网工作原理图工作原理图46u三足式离心机的悬挂点比机体重心高，保证了机三足式离心机的悬挂点比机体重心高，保证了机器的稳定性，压缩弹簧可以减轻垂直方向的振动器的稳定性，压缩弹簧可以减轻垂直方向的振动u主轴较短，结构紧凑，机身高度小，便于从上方主轴较短，结构紧凑，机身高度小，便于从上方加料和卸料，转鼓内壁放置滤布加料和卸料，转鼓内壁放置滤布u电动机电动机装在底盘上，当机装在底盘上，当机身摆动时，电动机也随之身摆动时，电动机也随之摇动摇动u三个支足三个支足安装在同

24、一底板安装在同一底板上以便于整体安装上以便于整体安装u在在传动皮带轮传动皮带轮上还装有离上还装有离心式离合器和刹车装置心式离合器和刹车装置 47v用途：用途：u可用于分离中等粒度（可用于分离中等粒度（0.10.1）和较细粒度）和较细粒度（0.010.010.10.1）的悬浮液，以及分离结晶状物料）的悬浮液，以及分离结晶状物料u可获得含水量较低的滤饼，适用于过滤周期长，可获得含水量较低的滤饼，适用于过滤周期长，处理量不大的场合处理量不大的场合u滤饼可以很好地洗涤，人工卸料的离心机其滤渣滤饼可以很好地洗涤，人工卸料的离心机其滤渣颗粒不会被破坏颗粒不会被破坏v特点：特点：工作平稳，没有陡震，占地面积

25、比过滤设工作平稳，没有陡震，占地面积比过滤设备小，操作筒单，适应性强，在工业上广泛应用备小，操作筒单，适应性强，在工业上广泛应用485 5、卧式刮刀卸料离心机、卧式刮刀卸料离心机 v转鼓是水平安装的，转鼓的一侧与传动轴连接转鼓是水平安装的，转鼓的一侧与传动轴连接v另一侧为中空，装有卸料斗、刮刀、耙齿等另一侧为中空，装有卸料斗、刮刀、耙齿等 图 8-17 卧式刮刀卸料离心机的结构1滤液出口 2-外壳 3-转鼓 4-主轴 5-耙齿 6-刮刀 7-拦液板 8-游缸 9-导向柱 10-刀架 11-刀杆 12-进料杆 13-卸料斗 14-前盖2314131211984567496 6、卧式活塞推料离心机

26、、卧式活塞推料离心机（a）后退过程2345678图8-18 活塞推料离心机的工作过程 1-转鼓 2-滤网 3-进料分配器 4-进料管 5-推料盘 6-推料杆 7-空心轴 8-限料环（b）前进过程图8-18 活塞推料离心机的工作过程v加料、分离和洗涤都是连续的。加料、分离和洗涤都是连续的。与分配盘装一起的推与分配盘装一起的推料盘与转鼓中心轴的推杆连接，推杆的另一端与液缸的活料盘与转鼓中心轴的推杆连接，推杆的另一端与液缸的活塞连接，借液压不断往复运动。推料盘、分配盘和转鼓一塞连接，借液压不断往复运动。推料盘、分配盘和转鼓一起旋转，当推料盘移动时，将滤渣沿轴线排出鼓外起旋转，当推料盘移动时，将滤渣沿

27、轴线排出鼓外 50离心机的选择与使用离心机的选择与使用v根据物料性质来选择根据物料性质来选择u当悬浮液中固相颗粒的密度大于液相时，可以采用沉降式当悬浮液中固相颗粒的密度大于液相时，可以采用沉降式u固相颗粒的密度小于或等于液相时只能采用过滤式固相颗粒的密度小于或等于液相时只能采用过滤式u当颗粒直径小于当颗粒直径小于1 1微米时，可以采用高速离心机微米时，可以采用高速离心机u当颗粒的直径在当颗粒的直径在1 19999微米时，则采用普通沉降式离心机微米时，则采用普通沉降式离心机u100100微米以上的颗粒，沉降式、过滤式都可以使用微米以上的颗粒，沉降式、过滤式都可以使用u结晶体分离采用离心过滤结晶体分离采用离心过滤u当所形成的滤饼具有压缩性质时，一般采用沉降式当所形成的滤饼具有压缩性质时，一般采用沉降式u如果悬浮液中固相浓度大于如果悬浮液中固相浓度大于1%1%时，采用连续式沉降离心机时，采用连续式沉降离心机u管式离心机容量小，产