制药工程课件

1、第十章机械分离设备：通过机械力分离非均相混合物如固液、液液、气液和气固的设备称为机械分离设备。有三种常用的非均相分离方法：过滤、沉淀和离心分离。机械分离设备可分为压滤、真空过滤、离心过滤、离心沉淀、重力沉淀、旋风分离等。常压过滤效率低，仅适用于容易分离的物料。压力和真空过滤器广泛应用于制药工业。10.1压力过滤器在过滤室内施加高于正常压力的工作压力的过滤器称为压力过滤器，简称压滤机。该压滤机具有过滤驱动力大、过滤速度快、单位过滤面积小、材料适应性强、过滤面积选择范围广、应用广泛的优点。压力过滤器根据其工作特性可分为间歇式和连续式。10.1.1间歇加压过滤机间歇加压过滤机的进料、过滤、洗涤、吹炼

2、、卸饼依次周期性间歇进行，价格低廉，适应性强，结构形式多样。最常用的有板框压滤机、箱式压滤机、压叶式压滤机和筒式压滤机。10.1.1.1板框压滤机和箱式压滤机(1)板框压滤机板框压滤机由几块滤板和滤框交替叠放并垂直排列而成。过滤板和过滤框架是矩形、正方形或圆形的，并且可以由金属、塑料或木材制成。滤板表面设有支撑滤布的排水槽和突起。滤布夹在板和框架的平坦表面之间，并且在两个滤布和过滤器框架之间形成过滤室。(2)厢式压滤机厢式压滤机类似板框压滤机，但只有滤板，没有过滤框。每块滤板都有一个凸起的周边来代替滤框，所以滤板的表面是凹的。两个过滤板的法兰配合形成一个过滤室。箱式压滤机的滤板中心大多开有一个

3、圆孔作为进浆通孔。滤液仍然从每个滤板拐角处的开口导出。与板框压滤机相比，箱式压滤机零件少，单位过滤面积成本可降低15%左右；由于密封面减小，密封更加可靠。然而，滤布的安装和清洗比较麻烦，而且滤布容易损坏，所以运行成本高。相比之下，它们中的大多数用于大容量生产。10.1.2加压叶滤机加压叶滤机主要用于悬浮液中固体含量小于( 1%)且固相需要废弃的场合，如制药行业的分离过程。与其他类型的压力过滤器相比，它具有以下特点。(1)过滤器叶片和其他部件由不锈钢制成。(2)罐体易于保温或加热，可用于需要在较高温度下进行过滤操作的场合。密封性能好，操作安全，适用于过滤挥发性液体。滤布损耗低。(1)垂直垂直滤叶

4、压力叶过滤器垂直垂直滤叶压力叶过滤器的滤叶通常是矩形的，它与位于下部的水平放置的集管连接并密封，滤液通过集管从机器中导出。喷淋系统可以安装在过滤罐的上端，以排出滤饼。另外，集液管上可设置振动机构，通过机械振动去除滤饼；另外，集液管设置在顶部，过滤叶片悬挂在集液管下方，用空气反吹除渣。有时，可在排渣口附近专门设置清洗水管，以方便排渣。(2)立式卧式压滤机叶片式压滤机立式卧式压滤机叶片式压滤机适用于小规模间歇生产。垂直过滤罐和过滤叶片组之间的间隙非常小，并且密集装配的过滤器的中心孔滚筒和外筒被分隔成几个区域，如过滤、洗涤、干燥、卸饼和滤布清洗。运行过程中，泥浆由泵输送至过滤区进行过滤；然后用热水或

5、溶剂洗涤滤饼；用干燥区的过热蒸汽或压缩空气替换滤饼中的残余液体；在卸饼区，压缩空气由内向外反吹，将滤饼剥离，用刮刀卸饼；卸饼后的滤布用清洗喷嘴清洗。鼓式压滤机的优点是连续运行，滤饼含水率低，洗涤效果好，洗涤水消耗低。缺点是结构复杂，维护困难，成本高。转鼓压力过滤器适合大规模生产。10.1.2.2连续加压叶片式过滤器(1)垂直连续加压叶片式过滤器垂直过滤罐沿圆周方向分成几个过滤室，几组矩形过滤叶片沿垂直轴间歇提升和旋转，穿过每个过滤室的隔墙。当过滤叶片组进入浆液室时，被过滤并形成滤饼；过滤叶片组下降至卸饼室，空气可用于反吹和卸饼；运行期间的连续进料和由阀门控制的间歇排渣。该机主要用于过滤难过滤的

6、药物，结构复杂，占用空间大。(2)卧式连续加压叶滤机的六组立式圆盘形过滤节点安装在中空滤轴上，由齿轮箱驱动旋转。过滤罐内保持一定的浆液高度，每组滤叶依次浸入浆液中，完成过滤和成饼过程。当过滤叶片旋转出液面后，滤饼在密闭的过滤罐中被恒压气体进一步脱水，与过滤脱水盘连接的排水阀关闭，此时连接有一个吹气阀将滤饼吹到传送带上。排渣管中的料位将控制排渣阀的间歇开启，并排出滤渣。该模型结构复杂，适合大规模生产和自动控制操作。10.1.2.3动态旋转叶片式压滤机动态压滤机分为旋转叶片式压滤机和旋转管式压滤机，应用动态过滤原理，利用旋转部件产生高剪切力，从而限制滤饼层厚度，获得高过滤速度。特别适用于高分散、低

7、浓度、低压缩性的过滤材料。10.2真空过滤器真空过滤器采用抽真空的方法抽取过滤室中的气体，使过滤室与大气之间产生压差，迫使滤液通过过滤介质，固体颗粒被过滤介质截留，从而达到固液分离的目的。真空过滤器的原理与压力过滤器基本相同，但不同之处在于过滤室中过滤介质一侧的压力低于大气压，驱动力较小。10.2.1真空过滤器真空过滤器，也称为抽吸过滤筒，是真空操作下最简单的过滤设备。通常使用陶瓷产品或搪瓷产品。筒体为圆柱形，上部开口，中部为过滤隔板，下部为滤液室，设有真空接口和滤液出口。滤布放在隔板上，悬浮液从开口的上部放入。在真空过滤下，滤液通过滤布和过滤隔板的孔进入滤液室，滤渣留在滤布上。过滤后的滤渣可

8、以清洗，过滤后的滤渣从开口处取出。本发明结构简单，使用可靠，价格低廉，耐腐蚀，滤渣可清洗。缺点是过滤面积小、速度慢、手动间歇操作、滤渣中液体含量高。它适用于悬浮液中固相含量较少的情况。转鼓真空过滤机转鼓真空过滤机是一种连续过滤机。其特征在于过滤、洗涤洗涤水喷洒在滤渣上，并通过分配头吸出。将滤渣洗涤并吸干。吹松区域。压缩空气从内到外吹向滤渣，使其变松以进行卸载。滤布回收区。移动到刮刀，滤渣被刮掉。刮去滤渣后，可将压缩空气或蒸汽引入扇形格栅，以清洁滤布并开始下一个循环的操作。每个手术区之间有一个小休息区。这样，当扇区从一个操作区域转到另一个操作区域时，操作区域彼此不连通。转鼓真空过滤机的最大优势在

9、于其自动化操作和单位过滤面积的大生产能力。滤饼的厚度可以通过改变过滤器的转速来调节。缺点是过滤面积远小于板框压滤机，设备结构复杂，滤渣含水量高，一般为10% 30%，洗涤不够彻底。旋转式真空过滤机适用于颗粒和粘度不太细的悬浮液和温度太高的悬浮液。10.3通过离心力分离非均相液相的过程称为离心分离。它的设备叫做离心机，有时也叫离心设备。用于固液分离的离心设备一般可分为两类：过滤离心设备；离心沉降器。三脚离心机三脚离心过滤器大多是过滤离心机，广泛应用于制药厂。根据卸载方法，有两种形式：工人的上部卸载和铲运机的下部卸载。三足离心机的优点是：结构简单，运行稳定，占地面积小，过滤驱动力大，过滤速度快，滤

10、渣可清洗，滤渣含液量低。缺点：滤饼需要从滚筒的上部移除；需要繁重的体力劳动；传动机构和制动器位于机身下部，容易腐蚀。三脚离心机适用于过滤周期长、处理量小、滤渣含液量低的过滤。颗粒、晶体或纤维材料脱水效果好，晶体不易磨损。操作过滤时间可根据滤渣含水量的要求进行控制，灵活方便，广泛用于小批量多品种物料的分离。10.4沉降离心机的原理：当转鼓绕其垂直轴旋转时，液体和固体颗粒都受到两种力的作用：向下的重力和水平离心力。对于工业离心机来说，离心力远远大于重力，因此重力在实践中可以忽略不计。典型的沉降离心机包括三腿沉降离心机和螺旋卸料沉降离心机。10.4.1三脚沉降离心机三脚沉降离心机的工作原理：物料高速

11、进入转鼓底部，在离心力的作用下，固体颗粒沉降到转鼓壁上，澄清液体沿转鼓向上流动，不断溢流，通过挡板排出。当沉淀物达到一定厚度时停止进料。撇渣管将清液撇出机外，剩余的干沉淀物通过滚筒底部的排渣口排出；或停车时从上部手动卸载；也可以用特殊喷嘴加入的液体重新制浆，然后将浆料排出机器。该机分离效率低，一般只适用于处理容易分离的物料；该机结构简单，价格低廉，适应性强，操作方便。常用于中小型生产。10.4.2螺旋卸料沉降离心机10.4.2.1卧式螺旋卸料沉降离心机(1)工作原理卧式螺旋卸料沉降离心机被称为卧式螺旋离心机。其工作原理是滚筒和螺旋输送机同轴安装在主轴承上，螺旋叶片的外缘与滚筒内壁之间有微小的间

12、隙。由于差速器的差动作用，螺杆和滚筒之间存在速度差。分离的悬浮液从中心进料管进入螺旋输送机的内筒，然后分离出的物料从下部的中心进料管通过螺旋输送机内筒的进料室进入转鼓。在离心力的作用下，固体颗粒沉积在转鼓壁的内表面上，并被螺旋输送机向下推至转鼓小端的排渣口排出。液相沿螺旋通道向上流动，澄清液体通过溢流口和壳体中间的排液管从转鼓中排出。10。5离心机10。5.1碟式分离机根据分离原理，碟式分离机分为离心澄清型和离心分离型。澄清型用于分离分散在悬浮液中的微米和亚微米固体颗粒；分离型用于乳液分离，即液-液分离。圆盘分离器的转鼓中有许多倒圆锥形圆盘，圆盘数为30 100个。一种用于分离乳化液的圆盘分离

13、器，圆盘上有小孔，乳化液通过小孔流到圆盘之间的间隙。在离心力的作用下，重质液体倾向于沉入桶壁，并从重质液体出口流出。轻液体沿斜面向上移动，收集后从轻液体出口流出。10.5.2管式分离器管式分离器适用于固体含量小于1%、固体粒径小于5微米、高粘度的悬浮液的澄清，或适用于轻液相和重液相之间密度差小、分散性高的乳状液和液-液-固三相混合物的分离。管式分离器结构简单，体积小，运行可靠，操作维护方便，但单机生产能力小，因此必须停止并清除滚筒内的沉淀物。旋风分离器旋风分离器是一种干式气固分离设备，利用高速旋转时气体非均相产生的离心力将灰尘从气流中分离出来。目前，旋风分离器有多种，如螺旋式、螺旋式、旁通式、

14、扩散式、旋风式和多管式。10.6.1、工作原理常用的分离原理(切向流)切向导向旋风分离器。含尘气流以12 30m/s的速度进入旋风分离器，气流由直线运动变为圆周运动。大多数旋转气流沿着壁从圆柱体螺旋地流向圆锥体。此外，在离心力的作用下，粒子被抛向墙壁。一旦灰尘颗粒与壁面接触，它们就失去惯性力，而靠近壁面的向下轴向速度的动量沿着壁面下降并进入排灰管。在下降过程中，外部旋转气流持续流入分离器的中心部分，形成向心径向气流，构成向上旋转的内部旋转气流。内外旋流的旋转方向是相同的。最后，净化后的气体从排气管中排出。旋风分离器具有结构简单、操作灵活、效率高、管理维护方便、收集5 10微米以上粉尘价格低廉的

15、特点。因此，它广泛用于工业生产中，特别是在粗粉尘颗粒、高粉尘浓度、高温高压的条件下，或作为流化床反应器中的内部旋风分离器，或作为预分离器。然而，它对细小灰尘颗粒的分离效率低。10.7袋式过滤器袋式过滤器是一种使用过滤材料从含尘气体中分离固体颗粒的分离设备。由于一次性投资比静电除尘器少，运行成本比高效湿式除尘器低，分离效率比旋风分离器高，因此在工业装置中得到了广泛应用。袋式除尘器的特点是：除尘效率高，性能稳定，能捕集不同性质的粉尘。入口浓度对其过滤性能影响不大，不受处理气体体积的限制；主要用于气体除尘，1-5微米细颗粒的分离效率达到99%以上；过滤材料采用有机纤维或无机纤维，一般只适用于250以下的粉尘。袋式除尘器有很多种，分为以下几类：(1)可分为内滤式和外滤式(2)根据含尘气体的流向和分离粉尘的下落方向，可分为顺流和逆流。(3)袋式除尘器可分为机械振打式、气环反冲洗式和脉冲袋式除尘器。(4)根据过滤器内的压力，可分为负压型和正压型。(5)根据滤袋