非均相物系的分离

非均相物系的分离

概述

常见非均相物系分析的方法

重力沉降和离心沉降

过滤1概述非均相物系是指存在两个（两个以上）相的混合物，比如雾（气相-液相）、烟尘（气相-固相）等为气体非均相系；悬浮液（液相-固相）、乳浊液（两种不同的液相）等液体非均相系，还有两种不同固体构成的固体非均相物系2分散相：物系中处于分散状态的物质如：催化裂化烟道气中的颗粒，炼厂污水中的油滴等。连续相：包围分散物质且处于连续状态的物质，又称为分散介质。3非均相物系分离在生产中有哪些应用呢？41.满足对连续性相和分散相进一步加工的需要碳酸氢氨悬浮液52.回收有价值的物质3.除去下一工序的有害物质（气体在进入压缩机前，必须除去其中的液滴或者固体颗粒，在离开压缩机后也要除去油沫或者水沫）4.保障健康安全环保非均相物系的分离操作几乎遍及所有化工厂，所以：1.了解常见非均相系的分离方法和使用场合；2.弄清沉降、过滤分析的分离上午过程原因和影响因素；3.学会选用和操作典型非均相分离设备常见的非均相物系如何分离呢？沉降分离法----利用连续性相和分散相之间的密度差异和外界某种机械力的作用，使颗粒和流体发生相对运动而分离。有重力沉降、离心沉降、惯性沉降过滤分离法----利用两种相对多孔介质穿透性的差异，在某种推动力的作用之下分离

。有重力过滤、加压过滤、离心过滤静电分离法、湿洗分离法、声波尘除和热尘除法......6沉降

沉降是借助外力作用，使两项发生相对运动而实现分离的操作。有离心沉降、重力沉降和惯性沉降7重力沉降：在重力的作用之下，使流体和颗粒之间发生相对运动而得以分离的操作。它可以分离含尘气体和悬浮液。分析重力沉降重力沉降速度根据颗粒在沉降过程中是否受到其他粒子、流体运动、器壁的影响，将沉降分为自由沉降和干扰沉降。自由沉降：颗粒在沉降过程中不受周围颗粒、流体以及器壁的影响，是一种理想的沉降状态。分析重力沉降重力沉降速度如图所示，直径为d，密度为ρs的光滑球形颗粒至于密度为ρ的静止流体中，开始自由降落。此时FgFdFb1.为阻力系数，没有单位2.A为颗粒在垂直其运动方向上的投影面积，3.u为颗粒的相对降落速度分析重力沉降重力沉降速度

FgFdFb根据牛顿第二定律刚开始，u=0，a↑，当u达到一定值时，合力为零，此时a=0颗粒便以恒定速度ut继续下降分析重力沉降重力沉降速度

FgFdFb阻力系数是颗粒与流体运动时雷诺数的函数在生产中非均相物系的颗粒有时并非球形颗粒。非球形颗粒和球形颗粒的差异用球形度φs来表示分析重力沉降重力沉降速度

FgFdFb对于非球形颗粒时，要计算雷诺数，应该取de=d，则阻力系数ξ：13分析重力沉降重力沉降速度

当φs=1时，根据雷诺数的大小可将图分为三个沉降区分析重力沉降重力沉降速度

当φs=1时，根据雷诺数的大小可将图分为三个沉降区根据经验值可知，沉降过程中的大多数属于层流区，因此在进行试差时，通常设在层流区分析重力沉降分析重力沉降1.重力沉降速度

2.实际沉降---干扰沉降，在沉降过程中受到的干扰因素（1）颗粒含量的影响（2）颗粒形状的影响（3）颗粒大小的影响（4）流体性质的影响（5）流体流动的影响（6）器壁的影响重力沉降设备一、降尘室⒈结构作用：分离气固混合物18⒉计算简化假定：

将降尘室简化为高H、宽b、长L的矩形方体，入口端气体中的颗粒均匀分布在整个截面上。气流速度沉降速度19

颗粒沉降的条件为tt≤

tR

，即停留时间(颗粒通过降尘室的时间):

tR

=L/u

；u=qv/BH沉降时间(颗粒从高度为H的顶部降至底部所需时间):tt

=H/ut

。公式推导：

分离条件：20

离心沉降径向（沉降）速度切向速度实际速度利用离心力的作用将非均相混合物中的颗粒分离出来的单元操作称为离心沉降过程。21参照重力沉降速度离心分离因数KC：可推导出离心沉降速度：物理意义：要提高Kc，可以通过增大半径R和转速ns来实现，现实当中通过增大转速并适当减小半径来实现Kc的增大离心沉降22离心沉降设备一、旋风分离器基本结构与操作原理用途：适用于含颗粒浓度为0.01～500g/m3、粒度不小于5μm的气体净化与颗粒回收操作，尤其是各种气-固流态化装置的尾气处理。23旋风分离器的压降：旋风分离器的特点：流量大、压头低。经验公式：

阻力系数ξ主要由旋风分离器的结构决定,常用型号的旋风分离器ξ值在5.0～8.0之间；

标准旋分：ξ=8.0

压降一般控制在0.5~2kPa左右，采取缩小直径、多台并联的方式满足分离效率与大气量的要求。24旋风分离器的结构特点及分类

旋风分离器分类繁多，分类方法也各有不同；按结构形式可分为：长锥体、圆筒体、扩散式以及旁通式。我国已定型了多种旋风分离器，制定了标准系列，常用的有CLT、CLT/A、CLP/A、CLP/B以及CLK型等。25PV型粗旋风分离器PV型外置旋风分离器PV型单级旋风分离器PV型一、二级旋风分离器26长岭炼油化工有限公司的旋风分离器在预组装九江石油化工厂的旋风分离器在预组装上海氯碱股份有限公司的氧氯化反应旋风分离器在预组装27过滤的基本概念滤浆——液固悬浮液，过滤的原料。滤液——过滤后得到的液体产品。滤饼——过滤后得到的固体产品。过滤：利用重力或人为造成的压差使悬浮液通过多孔性过滤介质，将固体颗粒截留，从而实现固-液分离的单元操作。28一、过滤方式

过滤介质为织物、多孔材料或膜等，孔径可大于最小颗粒的粒径。过滤初期，部分小颗粒可以进入或穿过介质的小孔，后因颗粒的架桥作用使介质的孔径缩小形成有效的阻挡。

被截留在介质表面的颗粒形成滤渣层（滤饼），透过滤饼层的则是被净化了的滤液。随滤饼的形成，真正起过滤介质作用的是滤饼，而非过滤介质本身，故称作滤饼过滤。滤饼过滤主要用于含固量较大（>1%）的场合。滤饼过滤(表面过滤)：29深层过滤：

过滤介质一般为介质层较厚的滤床类（如沙层、硅藻土等）；小于介质孔隙的颗粒可进入到介质内部，在长而曲折的孔道中被截留并附着于介质之上；深层过滤无滤饼形成，主要用于净化含固量很少（<0.1%）的流体，如水的净化、烟气除尘等。30二、过滤介质滤饼支撑物，应有足够的机械强度和较小的流动阻力、相应的耐腐蚀性和耐热性；多孔、理化性质稳定、耐用和可反复使用。织物介质：

最常用的过滤介质，工业上称为滤布(网)；由天然纤维、玻璃纤维、合成纤维或者金属丝编织而成，如棉花、麻、羊毛、丝、石棉等，以棉织的帆布、斜纹布及毛织的呢绒等应用最广；可截留的最小颗粒视网孔大小而定，一般在几到几十（5～65μm）微米范围。31粒状介质：

由细石、沙、木炭、硅藻土之类的固体颗粒堆积而成的床层，称作滤床，用作过滤介质使含少量悬浮物的液体澄清；常用于深层过滤。多孔固体介质：

用多孔陶瓷、塑料、金属等粉末烧结成型而制得的多孔性片状、板状或管状的各种多孔性固体材料；此类介质较厚，孔道细，能截留1～3mm的微小颗粒。多孔膜：

由特殊工艺合成的聚合物薄膜，最常见的是醋酸纤维膜与聚酰胺膜；膜过滤属精密过滤或超滤(ultrafiltration)，可以分离5nm的微粒。321滤饼的压缩性滤饼不可压缩滤饼:

可压缩滤饼:颗粒有一定的刚性，所形成的滤饼并不因所受的压力差而变形。颗粒比较软，所形成的滤饼在压差的作用下变形，使滤饼中的流动通道变小，阻力增大。三、滤饼的压缩性和助滤剂332