项目二非均相物系的分离与设备
非均相物系的分离全课件
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• 非均相物系分离概述 • 非均相物系分离原理 • 非均相物系分离技术及应用 • 非均相物系分离设备 • 非均相物系分离实验与案例分析
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CATALOGUE
非均相物系分离概述
定义与分类
定义
非均相物系是指由固体颗粒、液体或 气体等不同相态物质组成的混合物。 分离是指将非均相物系中的各相态物 质进行分离、提纯或富集的过程。
萃取设备
总结词
利用两种不相溶溶剂的溶质分配原理，实现溶质由一种溶剂向另一种溶剂转移 的设备。
详细描述
萃取设备包括萃取塔、混合器、分液漏斗和离心萃取器等，适用于处理难以用 一般分离方法分离的混合物。通过选择合适的萃取剂，将目标物质从一种溶剂 转移到另一种溶剂中，达到分离和提纯的目的。
05
CATALOGUE
浮选分离原理
泡沫浮选
利用气泡将目的物质吸附并浮至液面形成泡沫层，从而实现 物质的分离。
沉淀浮选
将目的物质在溶液中先沉淀，再通过浮选的方法将其与其他 物质分离。
萃取分离原理
分配系数
物质在两种不混溶液体中的溶解度之比。
萃取过程
将待分离的物质加入两种不混溶液体的混合物中，经过一定时间后，利用两种液体的密度差异进行分 离。
应用
在石油、化工、制药、食品、环保等领域广泛应用，主 要用于固-液分离。
离心分离技术及应用
离心分离技术
利用离心力场的作用，使不同密度的物 质在离心场中受到不同的离心力，从而 实现物质分离的技术。
VS
应用
在化工、制药、环保、食品等领域广泛应 用，主要用于固-液分离和液-液分离。
浮选分离技术及应用
浮选分离技术
非均相物系分离
（二）过滤介质
过滤介质的作用是支承滤饼，故除有孔隙外，还应具有足 够的机械强度及尽可能小的阻力。
工业上常用的过滤介质有：
织物介质：天然纤维、化学纤维、玻璃丝、金属丝织成的 滤网。
与重力沉降速度相比，只是将重力场改为离心场。
三、沉降分离设备 1、重力沉降设备 降尘室、连续沉降槽 2、离心分离设备 旋风分离器、旋液分离器、离心沉降机
第二节 过滤
一、概述
（一）滤饼过滤与深层过滤
滤饼过滤 悬浮液中的颗粒沉积在过滤介质表面形成滤饼 层，滤液穿过滤饼层中的空隙流动叫做滤饼过滤。
深层过滤 固体颗粒不形成滤饼，而是沉积在过滤介质内 部叫做深层过滤。
第三章 非均相混合物的分离
学习要点： 重力沉降与离心沉降的基本公式； 过滤机理和过滤基本参数； 恒压过滤方程及过滤常数的测定
均相物系：指物系内部各处均匀且无相界面，包括 溶液、气体混合物等。
非均相物系：指物系内部有隔不同相的界面且界面 两侧的物料性质有差异。
包括： 气固系统（如空气中的尘埃）；
液固系统（如液体中的固体颗粒）；
（四）实际重力沉降速度
自由沉降：固体颗粒在沉降过程中不因流体中其他颗 粒的存在而受到干扰的沉降。
干扰沉降：固体颗粒在沉降过程中，因颗粒之间的相 互影响，而使颗粒不能正常沉降。
二、 离心沉降
颗粒在离心力场作用下，受到离心力的作用而沉降的过程 称为离心沉降。
悬浮在流体中的微粒，利用离心力比利用重力可以使微粒 的沉降速度增大很多，这是因为离心力由旋转而产生，旋 转的速度愈大则离心力也愈大；而微粒在重力场中所受的 重力作用是一个定值。因此，将微粒从悬浮物系中分离时， 利用离心力比利用重力有效的多。同时，利用离心力作用 的分离设备不仅可以分离较小的微粒，而且设备的体积可 以缩小。
非均相物系的分离ppt课件
通过量纲分析可推导出，阻力系数是流体与颗粒
相对运动时雷诺准数的函数，即
＝f(Ret)
Re t
dut
式中：d —颗粒的直径；
， —流体的密度及粘度；
ut —颗粒的沉降速度。
21
与Ret的具体关系式也很难得到，将大量的 实验结果综合起来，得到了球形颗粒自由沉降过 程中与Ret的关系曲线。如下图所示（P147 图3 －2）。
3、保护环境：为了保护环境，必须清除掉工业排
出的各种废气、废液中的有害物质，而各种废气、 废液中大多为非均相物系。所以非均相物系的分 离在环境保护方面也具有重要作用。
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§4－2 重力沉降（gravity settling）
沉降操作是依靠某种力的作用，利用分散 相与连续相间的密度差异，使之发生相对运动 而实现分离的单元操作。
若颗粒的密度s大于流体的密度，则颗粒 将在流体中降落，即颗粒由于重力的作用，与 流体间发生了相对运动。如下图所示：
14
颗粒在沉降过程中，受到三 浮力
阻力
个力的作用：重力、浮力及阻力。
此三力的合力便是促使颗粒降落
的净力。
颗粒在此净力的作用下，产
生一定的加速度，若颗粒的质量
重力
为m，向下沉降的加速度为a，则：
实现沉降的作用力可以是重力，也可以是 惯性离心力。因此沉降过程就有重力沉降和离 心沉降之分。
11
§4－2－1 重力沉降速度
一、重力沉降 1、概念 重力沉降：在重力场中，借连续相与分散相之
间密度的差异，使两相得以分离的过程，称为重力 沉降。
即借地球引力场的作用而实现的沉降就是重力 沉降。
12
2、分类 重力沉降分为自由沉降和干扰沉降。
非均相物系的分离
非均相物系的分离第一节概述非均相物系包括气固系统(空气中的尘埃)、液固系统(液体中的固体颗粒)、气液系统(气体中的液滴)、液液系统(乳浊液中的微滴)等。
其中尘埃、固体颗粒、气泡和微滴等统称为分散物质(或称分散相)，而非均相物系中的气体、液体称为分散介质(或称连续相)。
非均相物系分离的依据是连续相与分散相具有不同的物理性质(两相的密度不同)，故可用机械方法将两相分离。
利用两相密度差进行分离时，必须使分散相与连续相间产生相对运动，故分离非均相物系的单元操作遵循流体流动的基本规律。
非均相物系的分离主要用于：1 回收有用物质；2 净化分散介质；3 除去废液、废气中的有害物质，满足环境保护的要求。
第二节重力沉降一、沉降速度在重力场中，借连续相与分散相的密度差异使两相分离的过程，称为重力沉降。
1、球形颗粒的自由沉降若固体颗粒在沉降过程中，不因流体中其它颗粒的存在而受到干扰的沉降过程，称为自由沉降。
表面光滑的球形颗粒在静止流体中沉降时，由于颗粒的密度ρs大于流体的密度ρ，所以颗粒受重力作用向下沉降，即与颗粒与流体产生相对运动。
在沉降中，颗粒所受到的作用力有重力、浮力和阻力。
开始时，颗粒为加速运动，随着颗粒沉降速度的增大，阻力亦增大，当颗粒受力达平衡时，颗粒即开始作匀速沉降，对应的沉降速度为一定值，称该速度为沉降速度或终端速度，以u t表示，其计算式为ξρρρ34)(dg u s t -=2、阻力系数ζ阻力系数ζ是流体与颗粒相对运动时的雷诺数准Re t 的函数，即ζ=f(Re t )μρi t du Re =阻力系数ζ与Re t 的关系由实验测定，结果如图3-2所示。
图中曲线按Re t 值可分成四个区，即(1) 层流区，Re t ≤2(又称斯托克斯区) tRe 24=ξ (2) 过渡区，2＜ Re t ＜1036.0Re 5.18t =ξ(3) 湍流区，103＜ Re t ＜2×105 ζ=0.44 对应各区沉降速度u i 的计算公式如下： (1) 层流区μρρ18)(2g d u s i -=(2) 过渡区6.0)(27.0ts i Re gd u ρρρ-=(3) 湍流区ρρρgd u s i )(74.1-=3、沉降速度的计算计算沉降速度u i 时，为选用计算公式，应先判断流动类型，即先算出Re t 值，计算Re t 时需已知u i ，而u i 是待求量，故需用试差法求解。
化工原理第3章 非均相物系的分离
第2节
离心沉降
离心沉降速度
仿照重力沉降速度的推导方法，可得到颗粒在径向 上相对于流体的运动速度
ur
2 4d s uT
3 R
ut2 R
是离心场的离心加速度。
离心沉降速度
如果是层流
则离心沉降速度为
而重力沉降速度是：
离心加速度与重力加速度之比叫离心分离因数， 用 kc表示。它是离心分离设备的重要性能指标。其 定义式为
自由沉降速度
ut
4d s g 3
Fg>Fb
速度u 加速度a
颗粒向下运动
F
b
阻力Fd a=0，恒速运动
Fd
Fg
加速运动：减加速运动，忽略； 等速阶段：沉降速度ut（恒速）
根据牛顿第二运动定律，颗粒所受三个力的合 力应等于颗粒的质量与加速度的乘积，即
Fg-Fb-Fd= ma
第3章 非均相物系的分离
第1节
重力沉降
非均相混合物的特点是体系内包含一个以上的相，相界 面两侧物质的性质完全不同，如由固体颗粒与液体构成的悬 浮液、由固体颗粒与气体构成的含尘气体等。这类混合物的 分离就是将不同的相分开，通常采用机械的方法。
沉降：悬浮在流体中的固体颗粒借助于外场作用力产生定向 运动，从而实现与流体相分离，或者使颗粒相增稠、流体相 澄清的一类操作。
过滤设备
非洗涤板 悬浮液
洗涤板
非洗涤板
滤液 板 框 板 框 板
过滤操作：过滤阶段悬浮液从通道进入滤框，滤液在压力下 穿过滤框两边的滤布、沿滤布与滤板凹凸表面之间形成的沟 道流下，既可单独由每块滤板上设置的出液旋塞排出，称为 明流式；也可汇总后排出，称为暗
第3节
过滤
非均相物系的分离讲解PPT学习教案
Pi
C1i C2i C1i
O Pi xi
第33页/共59页
§ 3.2 沉 降 过 程
分割直径d50 ：分离效率（粒级率）为50%的颗粒 的直径
对标准旋风分离器d50的经验公式为
：
d50 0.27
D
ui s
Pi~(d/d50)曲线只与旋风分离器的类型有关，
与设备大小无关。
第34页/共59页
非均相物系的分离讲解
会计学
1
教学要求
基本原理：影响旋风分离器性 能的主要因素。
恒压、恒速、先恒
压后恒速过滤
的特点。
设备特点：降沉室、旋风分离
器的结构与第2页特/共59点页 ；
板筐压滤机、叶滤
教学要求
基本公式：
ut
4dP (s )g 3
ut
d
2 P
(s
)g
18
Vs blut
9B dc πNui s
第44页/共59页
§ 3.3过 滤
滞流时，圆管内：Pf
32ul
d2
滞流时，孔道内：Pf
Cu1l
de2
No 式中：
u1
u
l C'L
de
4 a(1
)
Image Pf
K (1 )2 a2 3
uL
K：康采尼常数
第45页/共59页
§ 3.3过 滤
u
3
5a21 2
pc
L
dV
Ad
过滤速度
（二） 过滤速率
第38页/共59页
§ 3.3过 滤
一、 过滤操作的基本概念 过滤是在外力作用下，使悬浮液中的液体
通过多孔介质的孔道，而固体颗粒被截留在介 质上，从而实现固、液分离的操作。
化工基础概论 第二章 非均相物系的分离
2.3.2过滤设备
1、板框压滤机
2、叶滤机 3、转鼓真空过滤机 4、离心过滤机
1、板框压滤机
板框压滤机是由许多块滤板和滤框交替排列组装而成，如图 2-11（a）所示。滤 板和滤框的构造如图 2-11（b）所示。滤板具有棱状的表面，形成了许多沟槽的 通道，板与框之间隔有滤布，装合时用压紧装置将一组板与框压紧。压紧后， 滤框与其两侧的滤板所形成的空间便构成了一个过滤空间。由于一台板框压滤 机由若干块板和框组成，故有数个过滤空间。每一块滤板和滤框的角上皆有孔， 当板、框叠合后即形成料液和洗涤液的通道。 过滤时，悬浮液在压力作用下经料液通道进入滤框内，滤液通过，滤渣被滞留 覆盖在滤板上，过滤结束后，松开板框，取出滤渣，再将滤板、滤框和滤布洗 净后重新装合，即可进行下次过滤。
2、旋液分离器
如使大直径微粒从底流中排出，小直径微粒从溢流中排出的操作，称为分级， 还可以通过对底流量与溢流量之比的调节，控制两部分中微粒大小的范围。 旋液分离器的直径与长度之比通常比较小，这样有利于增大分离作用力，同时 增大了液流的行程，从而延长了停留时间，锥形段的斜度一般为 10~20o。由于 旋液分离器较重力沉降设备构造简单，无运动部分，占地面积小，处理能力大， 设备费用低，有利于实现工艺连续化、自动化，故近年来在工业生产上应用日 广，旋液分离器往往是很多个串联起来使用，它可以从液流中分出直径为几 μm 的小微粒，通常是作为分级设备来使用,由于圆筒直径小（常见的范围是 50~300mm） ，液体进口速度大（可达到 10m/s） ，故流体阻力很大，磨损也较严 重。
4、离心过滤机
当待分离的悬浮液中固体颗粒较大，且含量也较多时，可在过滤式离心机中进 行分离，如图 2-15 所示。这种离心机的转鼓壁上开有若干小孔，若固体颗粒较 大时，可在转鼓的内壁上覆盖一层金属网作为过滤介质，若颗粒较小时，可在 金属网上再盖上一层滤布。悬浮液加在高速旋转的转鼓内，悬浮液中的液体受 到离心力的作用穿过滤布及转鼓上的小孔流出，而固体颗粒则被截留在转鼓内， 即完成了两相的分离任务。与过滤相比，离心过滤不仅过滤速率快、时间短， 而且所得的滤饼含液量较少。
非均相混合物的分离
2
Part
沉降及其设备
Settlement and its equipment
2 Part
沉降及其设备
沉降是使密度不同的两相，在外力（重力或离心力）的作用下， 发生相对运动而实现分离的过程。如悬浮在流体中的固体颗粒， 在重力或离心力作用下，沿着受力方向发生运动而沉积，从而与 流体分离。 主要类型： 重力沉降：利用重力完成分离的操作。 离心沉降：利用离心力作用而获得分离的操作。 依 据：连续相与分散相密度不同。
沉降及其设备
2 离心沉降
微粒在重力场中所受的重力作用是一个定值，而离心力由旋转而
产生，旋转的速度愈大则离心力也愈大。利用离心力使颗粒在离心力
场的作用下而沉降的过程称为离心沉降。
离心力沉降比重力沉降的沉降速度增大很多，因此离心力分离设
备不仅可以分离较小的微粒，而且设备体积缩小。
2 Part
沉降及其设备
3 Part
过滤及其设备
2 过滤介质
织物介质
编制滤布
织物介质
天然纤维：棉、毛、丝、麻 化学纤维：聚氯乙烯、聚乙烯、聚酯纤维
玻璃丝
滤网
金属丝
特点：品种最多，用途最广。
3 Part
过滤及其设备
2 过滤介质
多孔性固体介质
• 多孔性陶瓷板 • 多孔性塑料板 • 多孔性金属陶瓷板或管（由金属粉末烧结而成）
中的空隙流动叫做滤饼过滤。
（2）深层过滤 固体颗粒不形成滤饼，而 是沉积在过滤介质内部叫做深层过滤。用 于去除直径小于5μm的细小颗粒,滤介质要 定期更换或清洗再生。
3 Part
过滤及其设备
2 过滤介质
过滤介质是过滤设备的核心，过滤过程的关键。 过滤介质的作用是支承滤饼，故除有孔隙外，还应具有足够的机械强 度及尽可能小的阻力。 工业上常用的过滤介质有： ➢ 织物介质、多孔性固体介质 ➢ 堆积介质、多孔膜
非均相物系分离.
依靠离心力的作用，使流体中颗粒产生沉降运动——称离心沉 降。重力下小颗粒的沉降速度小，利用离心力使颗粒的沉降速度 加快。
圆筒旋转时角速度 =2N/60 N—转数/min
忽略重力时，离心力Fc = ma= mr 2≌ mrN2/100
可见，N↑，Fc↑ 离心分离因数Kc= r2/g ≌ rN2/900
悬浮液
角速度
离心分离因数Kc是表示离心力大小的指 标，离心设备分离性能的基本参数。
旋转轴
离心沉降速度 ：
当颗粒在离心场中沉降时，径向上所受的力：
离心力
Fc
6
d
3 p
p
r
浮力（指向中心） 阻力（指向中心）
Ff
6
d
3 p
r
2
向心力
Fd
4
d
2 p
2
( dr )
d
在三力达到平衡时，离心力－浮力－阻力=0
过滤示意图
过滤介质
作用——使液体通过而截留固体颗粒。 选择——根据液体的性质（酸、碱性），颗粒含量及粒度， 操作p，T，介质机械强度等 （1）织布介质——棉、麻、丝、毛制的滤布，金属丝网 滤布；可截留5~65m的颗粒。 （2）堆积的粒状介质——砂、木炭等，用于深层过滤， （3）多孔性介质——陶瓷、塑料、金属等粉末烧结成型 的多孔性板状、管状介质，可截留1~3m的微细颗粒。
由牛顿第二定理F=ma
Fg-Fb-Fd=mdu/dt
整理后得：
du
(p
)g
3
u2
dt
p
4d p p
在du/dt=0，u=ut
非均相混合物分离技术—认识非均相物系分离技术及设备
烟道除尘室
沉降除尘室
分离设备的选择
（一）气-固分离 需要处理的固体颗粒直径通常有一个分布，一般可采用如下分离过程： 1）利用重力沉降除去50μm以上的粗大颗粒。 2）利用旋风分离器除去5μm以上的颗粒。 3）5μm以下颗粒的分离可选用电除尘器、袋滤器或湿式除尘器。
（二）液固分离 1）出于获得固体产品的目的，可采用增浓、过滤。 2）澄清液体可采用：利用连续沉降槽、过滤机、过滤离心机或沉降离心 机分离不同大小的颗粒；澄清要求非常高时，可在最后采用深层过滤。
直径D或进气口宽度B，则其它各部分的尺寸也
就确定了。 特点：结构简单，操作不受温度和压力的限
制，分离效率可达70%～90%，最小可以分离 小到5μm的颗粒。但使用中器壁磨损较严重。
化工单元操作技术
② 压力分布
• 器壁附近：最高。 • 中心处 ： 最低。 • 出灰口：密封性能好，不易漏入气体。
非均相物系分离
2）分离性能指标 临界粒径dpc 能够100%分离的颗粒的最小粒径。 粒级分离效率ηi 在一定粒径颗粒的总量中，被分离部分所占的质量百分数。 总效率η0 在有限的停留时间内，能分离下来的部分与颗粒总量之比。
化工单元操作技术
二、沉降设备 1、重力沉降设备 （1）降尘室
即重力沉降从气流中除去尘粒的设备称为降尘室。
由许多块带凸凹纹路的滤板和滤框交替排列而成，板和框的角端均开有小孔 ，合并压紧后构成供滤浆或洗涤水流通的孔道。滤框中间空，框的两侧覆以滤布 ，空框与滤布就围成了容纳滤饼的空间。
化工单元操作技术
非均相物系分离
• 操作是间歇的，每个操作周期都由装合、过滤、洗涤、卸渣、整理五个阶段 组成。
• 特点：结构简单，过滤面积大，过滤压力高，对各种物料的适应能力强，操 作简单，使用可靠。
非均相混合物的分离
少 少 少 少 中 少 大 中上
运行 费用
少 少 中 中下 中 大 中上 大
模块二 液-固分离设备的认识与操作
概述 除了气态非均相物系外，另一种非均相物
系是液态非均相物系，其连续相为液体， 例如悬浮液、乳浊液以及含有气泡的液体， 即泡沫液等。 化工生产中还经常涉及液态非均相物系的 分离。经常采用沉降和过滤的方法。
一、气-固分离方法和设备的认识
目前，气-固分离设备的种类繁多 根据在除尘过程中是否采用液体除尘和清水，可分为干式
和湿式气-固分离设备两大类。 按捕集粉尘的机理不同，可将各种气-固分离设备分为机
械式气-固分离设备(机械力)、过滤式气-固分离设备、洗 涤式除尘器和静电气-固分离设备(静电力)四类。
图2-6惯性除尘器分离机理示意图
（2）惯性除尘器的分类 惯性除尘器有碰撞式和反转式两类。
碰撞式除尘器：是在气流流动的通道内增设挡板构成的， 当含尘气流流经挡板时，尘粒借助惯性力撞击在挡板上， 失去动能后的尘粒在重力作用下沿挡板下落，进入灰斗中。
图2-7 碰撞式惯性除尘器
反转式除尘器 又分为弯管型、百叶窗型和多层隔板塔型三种 。 采用内部构件使气流急剧折转，利用气体和尘粒在折转
（2）旋风分离器的分离性能 ①临界直径 临界直径是旋风分离器能够100%除去的最小粒径，用dc表
示。 ②分离效率 旋风分离器的分离效率可用到下两种方法表示： Ⅰ总效率（η 0）： 指旋风分离器的全部颗粒中能被分离下来的颗粒量，以质
量分率表示
0
C1 C2 C1
C1──进口气含尘浓度，g/m3 C2──出口气含尘浓度，g/m3
3、旋风分离设备
旋风分离器是利用惯性离心力作用来分离气体中的尘粒或 液滴的设备。
化工单元过程及操作(二版)第一节非均相物系的分离
2020/8/6
• 图4-2是板框式压滤机，广泛适用于石 油、化工、石材、陶瓷、冶金、染料、 洗煤、制药、造纸、食品、和环保等 污水处理行业。它是分离液固混合物 的常用设备。
2020/8/6
§1 重力沉降及设备
沉降:借助于某种外力作用,使密 度不同的两相发生相对运动,从 而实现分离的操作.
重力沉降:在重力作用下使流体与 颗粒之间发生相对运动而得以 分离的操作 .
2020/8/6
实现沉降的先决条件是分散相和 连续相之间存在着密度差。
重力沉降适用于分离较大的固体 颗粒。
2020/8/6
• 图4-4为降尘室，是利用重力沉降从气流中 分离尘粒最简易的方法。只适用于分离粗 颗粒，或作为预分离的设备。
• 如果需要处理的气量很大，其中颗粒较粗， 而且容易磨损设备，则采用降沉室是合理 的。
• 例如图4-3中从炉气中分离尘粒，可以先经 过降尘室除去大部分粗颗粒，然后再进入 较为高效的除尘设备（如旋风分离器）进
分为:自由沉降和干扰沉降
2020/8/6
在沉降系统中，颗粒之间的距离足 够大，任一颗粒的沉降不因它颗粒存在 而受到干扰，同时又可忽略器壁面的影 响，则称为自由沉降。
反之则称为干扰沉降或受阻沉降。 液态非均相物系中，当分散相浓度较高 时，往往发生干扰沉降。
2020/8/6
流体与粒子间相对运动的三种情况
指存在两个（或两 个以上）相的混合物. 如雾（气相－液相）、 烟尘（气相－固相）、 悬浮液（液相－固 相）、乳浊液（两种 不同的液相）等等。
石油化工技术专业《非均相物系分离操作技术》
非均相物系别离操作技术任务一了解非均相物系别离过程知识目标：●了解非均相物系别离案例及其在化工生产工程中的应用；●掌握非均相别离方法分类能力目标：●会对非均相物系别离方法分类；●知道非均相别离操作技术应掌握知识和技能一、非均相物系别离过程案例〔一〕非均相物系别离过程在化工生产中的应用非均相物系是指存在两个〔或两个以上〕相的混合物，如雾〔气相－液相〕、烟尘〔气相－固相〕、悬浮液〔液相－固相〕、乳浊液〔两种液相〕等等。
非均相物系中，有一相处于分散状态，称为分散相，如雾中的小水滴、烟尘中的尘粒、悬浮液中的固体颗粒；另一相必然处于连续状态，称为连续相〔或分散介质〕，如雾和烟尘中的气相、悬浮液中的液相。
本章将介绍非均相物系的别离，即如何将非均相物系中的分散相和连续相别离开。
化工生产中非均相物系别离的目的：①满足对连续相或分散相进一步加工的需要。
如从悬浮液中别离出碳酸氢氨。
②回收有价值的物质。
如由旋风别离器别离出最终产品。
③除去对下一工序有害的物质。
如气体在进压缩机前，必须除去其中的液滴或固体颗粒，在离开压缩机后也要除去油沫或水沫。
④减少对环境的污染。
在化工生产中，非均相物系的别离操作常常是附属的，但却是非常重要的，有时甚至是关键的。
〔二〕非均相物系别离过程案例1、发泡剂偶氮二甲酰胺AC的生产偶氮二甲酰胺是一种有机化学发泡剂，是热敏性化合物，在CO和CO等，可作为聚氯乙烯、12021度以上会热分解放出2N、2聚乙烯、聚丙烯、橡胶的发泡剂。
其生产流程参见图。
先用尿素与次氯酸钠及氢氧化钠在100℃下反响生成水合肼；将水合肼投入缩合釜内与硫酸形成硫酸肼，再与尿素缩合，然后于氧化罐内在溴化钠存在下通入氯气氯化；再经水洗、离心别离、及旋风别离器别离即得成品。
2、接触法生产硫酸接触法生产硫酸有多种生产方法。
通常硫酸生产工艺流程以炉气净化方法来命名，有水洗、酸洗和干洗三种制酸流程。
图3-5为以硫铁矿为原料的水洗法二转二吸流程。
食品工程原理非均相物系的分离
非均相物系由分散相和连续相组成 分散相： 分散物质。在非均相物系中，处于分散状态的物质。
连续相： 分散介质。包围着分散物质而处于连续状态的流体。
非均相物系的分离原理：
根据两相物理性质(如密度等)的不同而进行的分离。
非均相物系分离的理论基础： 要实现分离，必须使分散相和连续相之间发生相对运动。因此，非均相物系的分离操作遵循流体
四、恒压过滤
定义：过滤操作在恒定压强下进行时称为恒压过滤。 特点：
➢滤饼不断变厚； ➢阻力逐渐增加； ➢推动力Δp 恒定； ➢过滤速率逐渐变小。
五、 恒速过滤 若维持过滤速率恒定，这样的过滤操作方式称为恒速过滤。 恒速过滤时的过滤速度为：
A ddVA VquR常数
q=uR V=uRA 恒速过滤时q-（或V- ）关系为一直线。
4)、卸渣、整理 打开板框，卸出滤饼，洗涤滤布及板、框。
为什么？
板框压滤机的特点：
➢结构简单，价格低廉，占地面积小，过滤面积大。 ➢可根据需要增减滤板的数量，调节过滤能力。 ➢对物料的适应能力较强，由于操作压力较高（3~10kg/cm2 ），对颗粒细小而液体粘度较大的 滤浆，也能适用。 ➢间歇操作，生产能力低，卸渣清洗和组装阶段需用人力操作，劳动强度大，所以它只适用于小规 模生产。 ➢近年出现了各种自动操作的板框压滤机，使劳动强度得到减轻。
食品工程原理非均相物系 的分离
自然界的混合物分为两大类：
第一节 概述
均相物系(honogeneous system): 均相混合物。物系内部各处均匀且无相界面。如溶液和混合气体都 是均相物系。
非均相物系(non-honogeneous system): 非均相混合物。物系内部有隔开不同相的界面存在，且界面 两侧的物料性质有显著差异。如：悬浮液、乳浊液、泡沫液属于液态非均相物系，含尘气体、含雾 气体属于气态非均相物系。
常见非均相物系的分离
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常见非均相物系的分离
由于非均相物系中分散相和连续相具有不同的物理性质，故工业生产中多采用机械方法对两相进行分离。
其方法是设法造成分散相和连续相之间的相对运动其分离规律遵循流体力学基本规律。
常见有如下几种。
(1)沉降分离沉降分离是利用连续相与分散相的密度差异，借助某机械力
的作用，使颗粒和流体发生相对运动而得以分离。
根据机械力的不同，可分为重力沉降、离心沉降和惯性沉降。
(2)过滤分离过滤分离是利用两相对多孔介质穿透性的差异，在某种推动力的作用下，使非均相物系得以分离。
根据推动力的不同，可分为重力过滤、加压(或真空)过滤和离心过滤。
(3)静电分离静电分离是利用两相带电性的差异，借助于电场的作用，使两相得以分离。
属于此类的操作有电除尘、电除雾等。
(4)湿洗分离湿洗分离是使气固混合物穿过液体、固体颗粒粘附于液体而被分离出来。
工业上常用的此类分离设备有泡沫除尘器、湍球塔、文氏管洗涤器等。
此外，还有音波除尘和热除尘等方法。
音波除尘法是利用音波使含尘气流产生振动，细小的颗粒相互碰撞而团聚变大，再由离心分离等方法加以分离。
热除尘是使含尘气体处于一个温度场(其中存在温度差)中，颗粒在热致迁移力的作用下从高温处迁移至低温处而被分离。
在实验室内，应用此原理已制成热沉降器来采样分析，但尚未运用到工业生产中。
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项目二非均相物系的分离与设备
非均相物系的分离与设备
化学工业出版社
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任务1:了解非均相物系分离在化工生产中的应用想一想：化工生产中，经常会遇到含尘气体、悬浮液的分离问题，那么采取什么操作能完成含尘气体、悬浮液的分离呢？含尘气体、悬浮液的分离问题属于非均相物系的分离，下面我们学习有关非均相物系分离的相关知识。
<i>好</i>
1. 应用在自然界、工农业生产以及日常生活里我们会接触到很多混合物，如空气、雾、泥水、牛奶等。
在化工生产中，很多原料、半成品、排放的废物等大多为混合物，为了满足生产要求和环境保护，常常要对混合物进行分离。
非均相混合物的定义：非均相混合物是指由两个或两个以上的相组成的混合物。
非均相混合物中，有一相处于分散状态，称为分散相(分散物质),如雾中的小水滴、烟尘中的尘粒；另一相处于连续状态，称为连续相(或分散介质),如雾和烟尘中的气相。
化工生产中，非均相混合物的分离过程常用于回收分散物质、净化分散介质、劳动保护和环境卫生等。
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悬浮液和乳浊液自然界里的大多数物质是混合物，混合物可分为均相混合物和非均相混合物两大类。
相是具有相同组成，相同物理性质和相同化学性质的均匀物质。
相与相之间有明确的界面。
均相混合物的定义：均相混合物内部各处物质均匀而不存在相界面，如空气、酒精等。
非均相混合物的定义：非均相混合物的内部有隔开两相的界面存在，而界面两侧的物料性质截然不同，如悬浮液、乳浊液、含尘气体等。
固体颗粒分散于液体中，因布朗运动而不能
很快下沉，此时固体分散相与液体的混合物称悬浮液。
悬浮液中的固体颗粒的粒径为10-3-10-4cm,大于胶体。
血液,泥水,氢氧化铜和水的混合液，碳酸钙和水的混合液等都是悬浮液。
<i>好</i>
非均相混合物的实例
乳浊液
悬浮液
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2.非均相物系的分类和分离方法非均相混合物按聚集状态分类，常见的有气-固相(如烟道气)、气-液相(如雾)、液-固相(如泥水)、液-液相(如牛奶)、固-固相(如金属矿)。
非均相混合物通常采用机械的方法分离，即利用非均相混合物中分散相和连续相的物理性质(如密度、颗粒形状、尺寸等)的差异，使两相之间发生相对运动而使其分离。
根据两相运动方式的不同，机械分离可有两种操作方式，过滤和沉降。
重力沉降是微粒(分散相)借助本身的重力在分散介质中沉降而获得分离。
离心分离是利用微粒(分散相)所受离心力的作用将其从分散介质中分离，亦称离心沉降。
过滤是利用两相对多孔介质穿透性的差异，在某种推动力的作用下，使非均相混合物得以分离的操作。
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任务2:认识重力沉降及设备想一想：重力沉降有什么优缺点？在化工生产中，重力沉降一般用在什么场合？重力沉降是借助重力的作用，使流体和颗粒之间发生相对运动，把流体和颗粒分离的操作。
工业生产中，借助重力沉降分离非均相混合物的设备常见的有降尘室和连续沉降槽。
降尘室用于分离含尘气体，而连续沉降槽用于分离悬浮液。
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1. 降尘室降尘室一般呈扁平状，通常只能作为预除尘设备，用于分离粒径较大的尘粒。
最简单的水平流动型降尘室如下图所示：
含尘气体水平进入降尘室后，因流道截面积扩大而速度减慢，只要颗粒能够在气体通过的时间内降至室底，便可从气流中分离出来。
含尘气体净化气体清洁气流隔板含尘气流挡板
ut
u
尘粒在降尘室的运动情况
多层降沉室
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2.沉降槽照片及示意图
沉降槽示意图
沉降槽照片
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3.提高重力沉降速度的方法下面以降尘室为例，介绍提高重力沉降速度的方法。
以如前所述，降尘室的生产能力只与沉降面积bl 及颗粒的沉降速度ut有关。
在实际生产中，现有的降尘室，沉降面积一定，升降分离的关键在于颗粒的沉降速度。
提高重力沉降速度，无疑可以获得更好的沉降效果。
影响沉降速度的因素很多，同学们想一想，有哪些提高重力沉降速度的方法呢？从下列影响重力沉降速度的的因素着手，针对不同情况，采取不同措施。
<i>好</i>
影响重力沉降速度的的因素(1)密度(2)颗粒直径(3)球形度(4)流体的粘度(5)流动干扰
<i>好</i>
双边交流：1.查取有关资料，找出高效沉降槽在化工生产中的实际应用，把你获得的资料与其他人交流一下，看别人的理解与你有何不同，并展开讨论。
2.请完成下面的填空：(1) 降尘室的生产能力只与降尘室的_________有关，与降尘室的_________无关。
(2) 沉降槽用于分离_________混合物。
(3) 流体的粘度越大，颗粒的沉降速度_________。
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任务3 :认识离心沉降及设备想一想：离心沉降与重力沉降有何不同？在化工生产中，离心沉降一般用在什么场合？依靠惯性离心力的作用，使流体中的颗粒产生沉降运动，称为离心沉降。
利用离心力比利用重力要有效得多，因为颗粒的离心力由旋转而产生，转速越大，则离心力越大；而颗粒所受的重力却是固定的。
因此，利用离心力作用的分离设备不仅可以分离出比较小的颗粒，而且设备的体积也可缩小很多。
离心沉降设备分为两类：一类是设备静止不动，非均相物系
作旋转运动的离心设备，如旋风分离器和旋液分离器；另一类是设备本身旋转的离心设备，称为离心机。
离心沉降可大大提高沉降速度，适宜处理两相密度差较小，颗粒粒度较细的非均相物系。
气、固非均相物系的离心沉降通常是在旋风分离器中进行；液、固悬浮物系一般在旋液分离器或沉降离心机中进行。
<i>好</i>
1.旋风分离器B
排气进气
出灰口
旋风分离器示意图
<i>好</i>
生产中常用若干个小型旋风分离器并列组成分离器组来代替大型分离器，不仅可以提高分离效率，而且可以提高生产能力。
为了减少能耗，生产中常将降尘室、旋风分离器及袋滤器组成除尘系统。
含尘气体先在降尘室中除去较大的尘粒，然后在旋风分离器中除去大部分的尘粒，最后在袋滤器中除去较小的尘粒。
也可根据尘粒的粒度分布及除尘目的省去其中的某个除尘设备。
<i>好</i>
(1) 旋液分离器旋液分离器又称水力旋流器，用以分离以液体为主的悬浮液或乳浊液的设备。
工作原理与旋风分离器大致相同。
设备主体也是由圆柱、圆锥两部分组成，如图所示。
料液由圆筒部分以切线方向进入，作旋转运动而产生离心力，下行至圆锥部分更加剧烈。
料液中的固体粒子或密度较大的液体受离心力的作用被抛向器壁，并沿器壁按螺旋线下流至出口(底流)。
澄清的液体或液体中携带的较细粒子则上升，由中心的出口溢流而出。
2.其他离心沉降设备
<i>好</i>
(2) 沉降离心机
蝶片式离心机
管式超速离心机
<i>好</i>
卧式螺旋卸渣沉降离心机示意图
<i>好</i>
3.提高离心沉降速度的方法离心沉降是利用连续相与分散相在离心力场中所受离心力的差异使重相颗粒迅速沉降实现分离的操作。
离心沉降速度是指重相颗粒相对于周围流体的运动速度。
设法提高离心沉降速度，无疑可使分离效果提高，设备尺寸减少。
同学们想一想，有哪些提高离心沉降速度的方法呢？从下列影响离心沉降速度的的因素着手，针对不同情况，采取不同措施。
<i>好</i>
颗粒的离心沉降速度与下面三方面因素有关：(1) 颗粒本身的性质：离心沉降速度与颗粒直径和密度成正比。
密度相同时，大颗粒比小颗粒沉降快；大小相同时，密度大的颗粒比密度小的沉降快。
(2) 介质的性质：离心沉降速度与介质的粘度、密度成反比。
介质粘度、密度大，则颗粒沉降慢。
(3) 离心条件：颗粒的离心沉降速度与离心时转速和旋转半径成正比。
如果其他的条件不变，离心沉降速度随着半径的增大而增大；同样其他的条件不变，离心沉降速度随着转速的增大而增大。
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离心分离因数离心分离设备常用
离心分离因数来表示离心分离效果。
离心分离因数为离心加速度和重力加速度的比值，用KC表示：
离心分离因数是评价离心分离设备的重要指标。
要提高KC, 可通过增大半径和转速来实现，但出于对设备强度、制造、操作等方面的考虑，通常采用提高转速并适当缩小半径的方法来获得较大的Kc。
离心沉降具有沉降速度大、分离效果高的优点，但离心分离设备比重力沉降设备复杂，投资费用大，且需要消耗能量，操作严格而费用高。
因此，分离要求不高或处理量较大的场合适宜采用重力沉降。
根据情况，也可先用重力沉降，再进行离心分离。