第五章 液固分离设备

第一节
常用过滤设备
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（1）机架 机架是压滤机的基础部件，两端是止推 板和压紧头，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（暗流结构还是滤液出口）
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【真空转鼓压滤机的特点】
优点 缺点
结构简单 运转和维护保养容易 处理量大 可连续操作
【适用】
优点
设备体积大 占地面积大 辅助设备较多 耗电量大
适用于固体含量较大的悬浮液的分离，但对较细、较 黏稠的物料不太适用。
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（三）三足式离心机
是最早出现的液-固分离设备，应用转鼓高速回转所产生 的离心力使悬浮液或其他脱水物料中的固相与液相分离开来。 常见的三足式离心机有人工上部卸料、人工下部卸料和机械 下部卸料三足式离心机等
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三足式离心机的优缺点： 优点： 结构简单，操作方便； 对物料的适应性强，可用于多种物料和工艺过程； 弹性悬挂支承结构，减少了振动使机械运行平稳； 4由于整个高速回转机构集中在封闭的壳体中，易于实现 密封防爆。 缺点： 间歇操作，生产能力低；上面卸料，体力劳动繁重；轴承 等传动机构在转鼓的下方，检修不方便，且液体有可能漏 入而使其腐蚀等。 适用：可用于分离固体粒径从10µm至数毫米、含固量5%至 40%～50%的液固分离
第二节
离心沉降设备
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一、管式离心机
管式离心机是一种转鼓呈管状 的、分离因数极高的离心设备，它 的转鼓直径较小、长度较大，转速 高，用于处理难于分离的低浓度悬 浮液和乳浊液中的组分，主要应用 于食品、化工、生物制品、中药制 品，血液制品、医药中间体等物料 的分离，其外形如图5-10所示。 管式离心机分为澄清型和分离 型两种。
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二、过滤设备
几种常见的过滤设备
板框压滤机
三足式 离心机
真空转鼓 过滤机
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（一）板框压滤机
1、板框压滤机的结构
板框压滤机的结构如图5-4所示，主要由机架、压 紧机构和过滤机构三部分组成。
图5-4 板框压滤机结构图 1-止推板；2-滤布；3-板框支座；4-压紧板；5-横梁
图 5-10 管式离心机
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工作原理 操作时，将待处理的料液在 一定的压力下由进料管经底部中 心轴进入鼓底，靠圆形挡板分散 于四周，在离心力场作用下，乳 浊液沿轴向向上流动的过程中， 被分层成轻重两液相。轻液位于 转筒的中央，呈螺旋形运转向上 移动，经分离头中心部位轻相液 口喷出，进入轻相液收集器从排 出管排出；重液靠近筒壁，经分 离头孔道喷出，进入重相液收集 器，从排液管排出。
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含义 离心沉降是利用固液两相的相对密度差，在离 心机无孔转鼓或管子中进行悬浮液、乳浊液的分 离和固相浓缩、液相澄清的分离操作 原理 离心力比重力大1000～20000倍，因此在不使用 过滤介质的情况下，离心沉降能使很细小的固体 沉淀下来。离心沉降设备有管式离心机、碟片式 离心机和卧式离心机等
三足式离心机外形
图5-9人工卸料三足式离心机 结构示意图
第一节
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图5-9是人工卸料三足式离心机的结构示意图。 底盘及装在底盘上的主轴、转鼓、机壳、电动机 及传动装置等组成离心机的机体，整个机体靠三 根摆悬挂在三个柱脚上，摆杆上、下端分别以球 形垫圈与柱脚和底盘铰接，摆杆上套有缓冲弹簧， 这种悬挂支承方式是三足式离心机的主要结构特 征，允许体机在水平方向作较大幅度摆动，使系 统自振频率远低于转鼓回转频率，从而减少不均 匀负荷对主轴和轴承的冲击，并使振动不至传到 基础上。
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过滤区：沉没在料液内的滤室与真空系统连通，料液中的固 体粒子被吸附在滤布的表面形成滤渣层，滤液被吸入鼓内 经导管和分配头排至滤液贮罐中。为了避免料液中固体物 的沉降，常在料槽中装置搅拌机。 洗涤吸干区：转鼓从料液槽中转出后，洗涤液喷嘴将洗涤水 喷向滤渣层进行洗涤，在真空情况下残余水分被抽入鼓内， 引入到洗涤液贮罐。 卸渣及再生区：经过洗涤和脱水的滤渣层在压缩空气或蒸汽 的作用下与滤布脱离，随后由刮刀将其刮下。刮下滤渣的 滤布继续吹以压缩空气或蒸汽，使上面的残余固体物吹落， 滤布再生。
制药设备及技术
第五章 过滤、离心及膜分离设备
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学习目标
1 掌握过滤分离 原理原理，了 解影响过滤速 度的因素，熟 悉常用过滤设 备的类型、结 构及应用 2 掌握离心沉降 分离的原理， 熟悉常见离心 设备的类型、 结构和操作过 程 3 掌握膜分离原 理和膜分离设 备基本结构及 应用
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本章概要
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工作过程： 板框压滤机的操作是间歇的，每个操作循环由装合、 过滤、洗涤、卸渣、整理五个阶段组成。 待过滤的料液通过输料泵在一定的压力下，从后顶板 的进料孔进入到各个滤室，通过滤布，固体物被截留在滤 室中，并逐步形成滤饼；液体则通过板框上的出水孔排出 机外。 板框压滤机的滤液流出方式： 明流过滤：指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，好处在于可以观测每一块滤板的出液 情况，通过排出滤液的透明度直接发现问题； 暗流过滤：指每个滤板的下方设有出液通道孔，若干块滤 板的出液孔连成一个出液通道，由止推板下方的出液孔相 连接的管道排出。适用于不宜暴露于空气中的滤液。
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常用过 滤设备
离心沉 降设备
膜分离 设备
过滤机制 及影响因素
管式离心机
膜和膜分离 技术
过滤设备
碟片式离机
膜分离过程 设备
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过滤是在推动力（如重力、离心力等）作用下，使物料通过过滤
介质实现液固分离的过程。一般把多孔性材料称为过滤介质或滤材，
被过滤的混悬液称滤浆，通过滤材后得到的液体称滤液，被滤材截留 的物质称滤饼或滤渣，洗涤滤饼后得到的液体称洗涤液。 一、过滤机制及影响因素 （一）滤过机制 1.筛析作用 筛析作用是指滤材像筛网一样将大于其孔径的颗粒截留在表 面的作用，也称膜过滤或机械过筛。滤材为薄膜状或薄层状，如 微孔滤膜、滤纸、超滤膜、反渗透膜等。

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图5-1 滤饼过滤
图 5-2 架桥现象
第一节 3、深层过滤
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如图5-3所示。与滤饼过滤 不同，深层过滤时介质表面 无滤饼形成，过滤是在介质 内部进行的。由于颗粒尺寸 比介质孔道小，颗粒进入弯 曲细长孔道后容易被截留。 同时由于流体流过时所引起 的挤压和冲撞作用，颗粒紧 附在孔道的壁面上。常用的 滤材有砂滤棒、垂熔玻璃滤 器、板框压滤器等。
图5-11 管式离心机工作示意图 1-环状隔盘； 2-驱动轴；3-排液罩； 4-重液出口5-轻液出口；6-轻相； 7-转鼓；8-重相；9-固定机壳 10进料
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管式分离机优缺点：
优点：分离效果好，具有分离效果好、产量高、 占地小、操作方便等
缺点：间歇操作、转鼓容积小，需要频繁地停机 清除沉渣。 适用：适于处理固体颗粒直径0.01～100微米、 固相浓度小于1％、轻相与重相的密度差大于 0.01千克／分米的难分离悬浮液或乳浊液，每小 时处理能力为0.1～4立方米。
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工作原理 转鼓下部沉浸在悬 浮液中，浸没角度约 90°～130°，由机械传 动装置带动其缓慢旋转。 将整个转鼓分成以下三 工作区：
图5-7 真空转鼓过滤机工作原理示意图 1-转鼓；2-过滤室；3-分配阀；4-料液槽 5-搅拌器；6-洗涤液喷嘴；7-刮刀
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常Βιβλιοθήκη Baidu过滤设备
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含义及原理
碟片式离心机是立式离心机的一种，利用混
第一节 2、滤饼过滤
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滤饼过滤是指固体堆积在滤材上并架桥形成滤饼层以拦 截颗的过滤方式，如图5-1所示。过滤时悬浮液置于过 滤介质的一侧，过滤介质常用多孔织物，其网孔尺寸未 必一定须小于被截留的颗粒直径。 在过滤操作开始阶段，会有部分颗粒进入过滤介质网孔 中发生架桥现象，如图5-2，也有少量颗粒穿过介质而 混与滤液中。随着滤渣的逐步堆积，在介质上形成一个 滤渣层，称为滤饼。不断增厚的滤饼才是真正有效的过 滤介质，而穿过滤饼的液体则变为清净的滤液。
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二、真空转鼓过滤机 真空转鼓过滤机是一种可以连续操作的过滤设备，结 构如图5-6所示。
图 5-5 真空转鼓过滤机
图 5-6 真空转鼓过滤机结构
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真空转鼓过滤机的主体是一水平转鼓，鼓壁 开孔，鼓面上铺以支承板和滤布，构成过滤面。 过滤面下的空间分成若干隔开的扇形滤室，各滤 室有导管与分配阀相通。转鼓为圆筒形，安装在 敞开口料池的上方，并在料池中有一定的浸没度。 转鼓主轴两端设有支承，可在驱动装置的带动下 旋转。转鼓每旋转一周，各滤室通过分配阀轮流 接通真空系统和压缩空气系统，顺序完成过滤﹑ 洗渣﹑吸干﹑卸渣和过滤介质(滤布)再生等操作。
图 5-3 深层过滤
过滤机制及影响因素
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(二）影响因素 过滤效果主要取决于过滤速度，把待过滤、含有 固体颗粒的悬浮液，倒进滤器的滤材上进行过滤， 不久在滤材上形成固体厚层即滤渣层。液体过滤 速度的阻力随着滤渣层的加厚而缓慢增加。 影响过滤速度的主要有因素有： 1、滤器面积 2、滤渣层和滤材的阻力 3、滤液的粘度 4、滤器两侧的压力差等
第一节 （3）过滤机构
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过滤机构由许多块滤 板和滤框交替排列而成， 即按板-框-板-框……的 顺序叠加，板和框的结构 如图5-5所示，框中间空， 四角各有一孔，其中有一 个孔通向中间供滤液进入； 板中间下凹，四角也各有 一孔，其中一孔有凹槽与 中部联通供滤出液流出。
图5-5 板和框示意图
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：承重构件
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（2）压紧机构 手动压紧：是以螺旋式机械千斤顶推动压紧板将 滤板压紧。 机械压紧：压紧机构由电动机减速器、齿轮、丝 杆和固定螺母组成。压紧时，电动机正转，带动 减速器、齿轮，使丝杆在固定丝母中转动，推动 压紧板将滤板、滤框压紧。 液压压紧：液压压紧机构的组成由液压站、油缸、 活塞、活塞杆以及活塞杆与压紧板连接的哈夫兰 卡片。
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（三）常用的过滤方法 根据压力差大小不同，过滤可分为： 1.常压过滤 常压过滤是利用滤浆本身的液位差产生的动力进行的过滤。 本法滤速慢，但压力稳定，如普通的玻璃漏斗过滤。 2.加压过滤 加压过滤就是以输送滤浆的泵或压缩空气等所形成的压力 为动力进行的过滤。 3.减压过滤 减压过滤是在过滤介质的一方抽真气以加大两侧的压力差 从而增加动力进行的过滤。
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3、板框压滤机的型号 国产板框式过滤机主要有BAS、BMS、BMY三种型号。 第一个字母B表示板框式过滤机； 第二个字母A表示暗流式，M表示明流式； 第三个字母S表示手动压紧，Y表示液压压紧。 型号后面的数字表示过滤面积（m²）/滤框尺寸（mm）-滤 框厚度（mm），如：BMY60/800-30表示明流式液压压紧板 框压滤机，过滤面积为60m²，框内尺寸为800mm×800mm， 滤框厚度为30mm；滤框块数=60/（0.8×0.8×2）=47块； 滤板为46块；板内总体积=0.8×0.8×0.3×47=0.902m3。
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2.板框压滤机的优缺点 板框式过滤机的优点： ① 体积小，过滤面积大，单位过滤面积占地少 ② 对物料的适应性强， ③ 过滤压力高，滤饼的含湿量较低。 ④ 滤饼过滤可得到澄清的滤液，固相回收率高 ⑤ 结构简单，操作容易，故障少，机器寿命长； ⑥ 滤布的检查、洗涤、更换较方便。 ⑦ 造价低、投资小。 板框压滤机的缺点： 间歇操作，板框压滤机每隔一定时间需要人工卸除滤饼， 劳动强度大。