學(xué)習(xí)情境三碳酸鎂懸浮液的分離 - 副本

1、學(xué)習(xí)情境三學(xué)習(xí)情境三 碳酸鎂懸浮液的分離碳酸鎂懸浮液的分離 (1)了解非均相物系分離的主要方法、主要特點與工業(yè)應(yīng)用；常見重力沉降設(shè)備、離心沉降設(shè)備及過濾設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點與用途，重力沉降設(shè)備生產(chǎn)能力與沉降面積、沉降高度的關(guān)系；(2)理解影響沉降、過濾的分離過程、主要影響因素，離心沉降與重力沉降的異同，重力沉降設(shè)備做成多層的依據(jù)；(3)掌握非均相物系分離方法的選擇，板框壓濾機的操作要點 學(xué)習(xí)目標概概 述述 指不同組分的物質(zhì)混合形成的一個 相的物系 存在兩個或兩個以上相的混合物 分散相在非均相物系中，有一相處于分 散狀態(tài)，稱為分散物質(zhì)（或分散相） 均相物系非均相物系連續(xù)相連續(xù)相包圍分散相而處于連續(xù)狀態(tài)

2、，稱為分散介質(zhì)（或連續(xù)相）（1）分散相：往往是液滴、霧滴、氣泡，固體顆粒）分散相：往往是液滴、霧滴、氣泡，固體顆粒。 （2）連續(xù)相：連續(xù)相若為氣體，則為氣相非均相物系。連續(xù)相：連續(xù)相若為氣體，則為氣相非均相物系。 連續(xù)相若為液體，則為液相非均相物系連續(xù)相若為液體，則為液相非均相物系 混混合合物物均相均相氣態(tài)氣態(tài)空氣、天然氣空氣、天然氣液態(tài)液態(tài)乙醇乙醇水、石油水、石油非均相非均相氣氣固固煙道氣煙道氣氣泡氣泡液體液體氣氣液液霧滴霧滴氣體氣體液液固固泥水、硫銨泥水、硫銨+母液母液液液液液牛奶、油牛奶、油水水固固固固煤矸石、金屬礦煤矸石、金屬礦根據(jù)某一性質(zhì)的差異，造成兩相相對移動，就可以實現(xiàn)兩相分離非

3、均相物系分離的生產(chǎn)實例氨水和二氧化碳在碳化塔中進行反應(yīng)，生成含有碳酸氫銨的懸浮液，然后通過離心機和過濾機將液體和固體分離開，再通過氣流干燥器將水分進一步除去碳酸氫銨生產(chǎn)示意流程實驗室減壓抽濾裝置工業(yè)生產(chǎn)上，采用減壓抽濾原理設(shè)計的真空帶式過濾機工業(yè)生產(chǎn)和生活中，燃燒產(chǎn)生的煙道氣中存在著大量的粉塵，我們通常采用煙囪來進行分離。煙道氣中主要為氣固體系，氣體和固體密度不同，因此采用重力原理進行分離。硫酸鉀的工業(yè)生產(chǎn)中，將從氣流干燥器出來的含塵氣體經(jīng)一、硫酸鉀的工業(yè)生產(chǎn)中，將從氣流干燥器出來的含塵氣體經(jīng)一、二級旋風(fēng)分離器分離后，將含塵氣引入一級濕除塵器，除塵二級旋風(fēng)分離器分離后，將含塵氣引入一級濕除塵器

4、，除塵水來自系統(tǒng)工藝冷凝水。除塵后的含塵水利用設(shè)備布置上的水來自系統(tǒng)工藝冷凝水。除塵后的含塵水利用設(shè)備布置上的位差，直接進入二級濕除塵器，在二級除塵器里，凈化來自位差，直接進入二級濕除塵器，在二級除塵器里，凈化來自包裝機及包裝工房的含塵氣。在二級濕除塵器出來的含塵水包裝機及包裝工房的含塵氣。在二級濕除塵器出來的含塵水利用位差直接進入二轉(zhuǎn)化工藝水儲罐，廢氣經(jīng)水洗后排空。利用位差直接進入二轉(zhuǎn)化工藝水儲罐，廢氣經(jīng)水洗后排空。氯化鈉相對顆粒大于硫酸鉀，粉塵經(jīng)旋風(fēng)除塵器后進入水浴氯化鈉相對顆粒大于硫酸鉀，粉塵經(jīng)旋風(fēng)除塵器后進入水浴除塵器，廢氣從除塵器，廢氣從15m高處排空。高處排空。 滿足對連續(xù)相或分散

5、相進一步加工的需要，如上例中從懸浮液中分離出碳酸氫銨； 回收有價值的物質(zhì)，如上例中由旋風(fēng)分離器分離出的最終產(chǎn)品； 除去對下一工序有害的物質(zhì)，如氣體在進壓縮機前，必須除去其中的液滴或固體顆粒，在離開壓縮機后也要除去油沫或水沫； 減少對作業(yè)區(qū)的污染，如上例中通過旋風(fēng)分離器，已將產(chǎn)品基本上回收了，但為了不造成對作業(yè)區(qū)的污染，在廢氣最終排放前，還要由袋濾器除去其中的粉塵。非均相物系分離在生產(chǎn)中主要作用1）重力沉降：微粒借本身的重力在介質(zhì)中沉降而獲得分離。2）離心分離：利用微粒所受離心力的作用將其從介質(zhì)中分離。亦稱離心沉降。此法適用于較細的微粒懸浮體系。3）過濾：使懸浮體系通過過濾介質(zhì)，將微粒截留在過濾

6、介質(zhì)上而獲得分離。4）濕法凈制：使氣相中含有的微粒與水充分接觸而將微粒除去。5）電除塵：使懸浮在氣相中的微粒在高壓電場內(nèi)沉降。 常用分離方法球形顆粒的自由沉降重力：浮力：阻力： gdFppg36gdFpb362242dpuFd整理后得： 243)(udgdtdupppp在du/dt=0，u=ut 3)(4gduppt由牛頓第二定理F=ma Fg-Fb-Fd=mdu/dt FbFdFg任務(wù)一任務(wù)一 氣氣- -固混合物的分離固混合物的分離球形顆粒的自由沉降3)(4gduppt=（Re），將不同的帶入ut，可得各種流動狀態(tài)下的ut的計算式： 18)(2gdupptpptdgu3122225)(4pp

7、tdgu)(3層流區(qū)：Re2， 過渡區(qū)：Re=2500，湍流區(qū)：Re=500-2105， 可見： ut=f（dp，p，）， dp，p，ut ，ut（層流區(qū)，過渡區(qū)） 球形顆粒的自由沉降球形顆粒的自由沉降適合范圍：光滑的球形顆粒。影響沉降速度ut的因素：1顆粒形狀，偏離球形越大，阻力越大；通過沉降速度用沉降速度計算公式來求出當量球徑;2顆粒濃度不太高0.2%，假設(shè)自由沉降1%.3壁面效應(yīng)，沉降速度較自由沉降速度小；4分子運動，d23m5液滴和氣泡的變形6其它，如顆粒p不均勻。 ReRe的關(guān)系圖的關(guān)系圖（1） 顆粒含量的影響（2）顆粒形狀的影響 （3） 顆粒大小的影響（4）流體性質(zhì)的影響（5）流體

8、流動的影響實際沉降及其影響因素實際沉降及其影響因素(6)器壁的影響（一）重力沉降設(shè)備（一）重力沉降設(shè)備 分級分級器器常用設(shè)備利用不同粒徑或不同密度的顆粒在流體中的沉降速度不同這一原理來實現(xiàn)它們分離的設(shè)備稱為分級器。若有密度不同的a、b兩種顆粒要分離，且兩種顆粒的直徑范圍都很大，則由于密度大而直徑小的顆粒與密度小而直徑大的顆粒可能具有相同的沉降速度，使兩者不能完全分離。 上式表明，不同直徑的顆粒因為密度不同而具有相同的沉降速度，該式代表了具有相同沉降速度的兩種顆粒的直徑比。降塵室用于分離大顆粒塵 LHWutuVs在降塵室中，顆粒停留時間=L/u 沉降時間=H/ut 分離條件L/uH/ut由于塵粒

9、中，顆粒粒徑不相同，故定義一種粒子，其停留時間=沉降時間，即可以100%除去的最小粒徑臨界粒徑dpc HWVusLWVust與臨界粒徑dpc相對應(yīng)的臨界沉降速度臨界沉降速度 （又稱表面負荷qo）當塵粒沉降速度處于層流區(qū)時， LWVustcLWVgdsppc)(18表明：1、大于dpc的塵粒能100%除去； 2降塵室的處理能力只取決于降塵室的底面積，與高度H無關(guān)。 重力沉降設(shè)備 多層降塵室能被除去的最小顆粒直徑該式說明：能被全部除去的最小顆粒尺寸不僅與顆粒和氣體的性質(zhì)有關(guān)，還與處理量和降塵室的底面積有關(guān)，卻與降塵室的高度無關(guān)。（二）離心沉降分離設(shè)備旋風(fēng)分離器沉降速度有效停留時間有效停留時間袋濾器

10、團球塔除塵器文丘里除塵器轉(zhuǎn)筒真空過濾機加壓葉濾機任務(wù)二 液固混合物分離一、重力沉降設(shè)備沉降槽定義：用來處理懸浮液以提高其濃度或得到澄清液的重力沉降設(shè)備，也叫增稠器或澄清器。懸浮液經(jīng)中央進料口送到液面以下0.31.0處，在盡可能減小擾動的情況下，迅速分散到整個橫截面上，液體向上流動，清夜經(jīng)由槽頂端四周的溢流堰連續(xù)流出，稱為溢流；固體顆粒下沉至底部，槽底有徐徐旋轉(zhuǎn)的耙將沉渣緩慢地聚攏到底部中央的排渣口連續(xù)排出。排出的稠漿稱為底流。 連續(xù)沉降槽的直徑，小者為數(shù)米，大者可達數(shù)百米；高度為2.54m。有時將數(shù)個沉降槽垂直疊放，共用一根中心豎軸帶動各槽的轉(zhuǎn)耙。連續(xù)沉降槽適合于處理量大，濃度不高，顆粒不太細

11、的懸浮液 連續(xù)沉降槽適合于處理量大，濃度不高，顆粒不太細的懸浮液 沉降槽有澄清液體和增濃懸浮液的雙重功能。 為了在給定尺寸的沉降槽內(nèi)獲得最大可能的生產(chǎn)能力，應(yīng)盡可能提高沉降速度 沉降槽一般用于大流量、低濃度、較粗顆粒懸浮液的處理。離心沉降設(shè)備工作原理離心機是利用離心力分離液體與固體顆?；蛞后w與液體的混合物中各組分的機械。離心機有一個繞本身軸線高速旋轉(zhuǎn)的圓筒，稱為轉(zhuǎn)鼓，通常由電動機驅(qū)動。懸浮液（或乳濁液）加入轉(zhuǎn)鼓后，被帶動與轉(zhuǎn)鼓同速旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下各組分分離，并分別排出離心機的分類按分離因數(shù)常速分離機高速分離機超高速分離機按分離方式離心分離機過濾式離心機沉降式離心機 過濾式離心機 沉降式離心

12、機離心分離機三足式離心機常見的幾種離心機臥式刮刀卸料離心機1.進料管 2.轉(zhuǎn)鼓 3.濾網(wǎng) 4.外殼 6.濾液7.沖洗管8.刮刀 9.溜槽 10液壓缸圖3-17 臥式刮刀卸料離心機1.進料管 2.轉(zhuǎn)鼓 3.濾網(wǎng) 4.外殼 6.濾液7.沖洗管8.刮刀 9.溜槽 10液壓缸活塞推料離心機1.轉(zhuǎn)鼓 2. 濾網(wǎng) 3. 進料管 4.推料盤 5.活塞推送器6. 進料斗 7.排液口 8.沖洗管 9.固體排出 10.洗水出口任務(wù)三 碳酸鎂懸浮液的分離過濾原理過濾是以某種多孔物質(zhì)為介質(zhì)來處理懸浮液的操作：在外力的作用下，懸浮液中的液體通過介質(zhì)的孔道而固體顆粒被截留下來，從而實現(xiàn)固、液分離過濾介質(zhì)織物介質(zhì)堆積介質(zhì)多

13、孔固體介質(zhì)多孔膜過濾方式（1）深層過濾又稱澄清過濾。條件：懸浮液含顆粒小，而含量少（液體中顆粒的體積0.1%）時，可用床層較厚的過濾介質(zhì)進行過濾。由于dp介質(zhì)孔隙直徑，當懸浮顆粒進入床層年細長而彎曲的孔道時，靠靜電及分子力的作用而附在孔道壁上，過濾介質(zhì)床層上面沒有濾餅形成。 懸浮液 過濾介質(zhì) 濾液 （2）濾餅過濾條件：dp介質(zhì)孔隙直徑，床層上形成濾餅； dp介質(zhì)孔隙直徑，但床層內(nèi)有“架橋現(xiàn)象”；在濾餅層沒有完全形成之前，部分顆粒會隨濾液一起流走。在濾餅層形成成為有效的過濾介質(zhì)后，得到澄清液。適用于顆粒含量較多（液體中顆粒的體積0.1%）時 架橋現(xiàn)象 過濾示意圖(3)動態(tài)過濾讓料漿沿著過濾介質(zhì)平面高速流動，使大部分濾餅得以在剪切力的作用下移去，從而維持較高的過濾速率。在濾餅過濾中，隨著過濾的進行，濾餅的厚度不斷增加，導(dǎo)致過濾速率不斷下降。動態(tài)過