第四章-液-固分离设备讲解

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 2 104 2 106超速离心机 4 1 2沉降原理 4 1 3液 固分离设备类别 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 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1250 1250 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 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 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f3000 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2 104r 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 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1 104r 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 结构简单 运转可靠 D40 150mm H D4 8 转速高 一般在10000转 分以上分理效果好 离心分离因数可达15000 65000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 1 100 m 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 国产离心机有GQ型两种 沉降机悬浮液 GF型 分离机乳浊液 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 管式离心机的计算 4 3离心沉降设备 4 3 2碟片式离心机结构复杂 价格昂贵 转速较管式离心机低 4000 12000r min分理效果较好 离心分离因数3000 13000沉降面积大 可达10000 200000m2 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 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 滤过液体滤板刚性多孔支撑板超滤膜 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 5 1 4mm外经1 1 2 3mm内压式和外压式