固液分离设备.ppt

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1、第五章固液分离设备概述混合物分为均相混合物和非均相混合物。非均相混合物的内部存在两种以上的相态。其中固体颗粒、微滴称为分散相或分散物质；而气体、液体称为连续相或分散介质。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，因此可以用机械的方法将两相分离。两种操作方式：沉降和过滤（1）沉降分离颗粒相对于流体（静止或运动）运动的过程称沉降分离。分为重力沉降、离心沉降。（2）过滤流体相对于固体颗粒床层运动而实现固液分离的过程称过滤。分为重力过滤、离心过滤、加压过滤和真空过滤，也可分为恒压过滤、先恒速后恒压过滤。第一节

2、沉降分离前言固体颗粒在重力场离心力场中因场效应而沉降。在制药生产中，两种形式都存在，如中药提取液的离心分离和静置沉淀。沉降分离是不彻底的分离。互不相溶重液与轻液适用沉降分离法。一、颗粒沉降过程<一>受力分析颗粒与流体在力场中作相对运动时，受到三个力的作用：质量力F、浮力Fb、、曳力Fd。对于一定的颗粒和流体，重力F、浮力Fb一定，但曳力Fd却随着颗粒运动速度而变化。当颗粒运动速度u等于某一数值后达到匀速运动，这时颗粒所受的诸力之和为零。<二>球形颗粒的自由沉降速度自由沉降：颗粒在重力沉降过程中不受周围颗粒和器壁影响

3、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的过程。续上球形颗粒在静止流体中沉降时，颗粒受到的作用力有重力、浮力和阻力当合力为零时，颗粒相对于流体的运动速度称为沉降速度，又称为“终端速度。终端速度计算式：其中是颗粒沉降时的阻力系数。并且是颗粒对流体作相对运动时的雷诺数Re的函数。与Re的关系可由实验测定，球形颗粒（φs=1）的沉降速度曲线分为三个区域，即：（续上）（1）（10-4

4、计算式为：（1）滞流区(2)过渡区（3）湍流区受力分析颗粒受力分析及图表<三>影响重力沉降的因素1.颗粒形状同一性质的固体颗粒，非球形颗粒的沉降阻力比球形颗粒的大的多，因此其沉降速度较球形颗粒的要小一些。2.干扰沉降当颗粒的体积浓度>0.2%时，干扰沉降不容忽视。3.器壁效应当容器较小时，容器的壁面和底面均能增加颗粒沉降时的曳力，使颗粒的实际沉降速度较自由沉降速度低。二、重力沉降设备<一>沉降室籍重力沉降从气流中除去尘粒的设备称为降尘室。1.2.3.沉降分离满足的基本条件为4.降尘室的生产能力为5.多层降尘室的生产

5、能力为<二>沉降槽籍重力沉降从悬浮液中分离出固体颗粒的设备称为沉降槽。如用于低浓度悬浮液分离时亦称为澄清器；用于中等浓度悬浮液的浓缩时，常称为浓缩器或增稠器。沉降槽适于处理颗粒不太小、浓度不太高，但处理量较大的悬浮液的分离。这种设备具有结构简单，可连续操作且增稠物浓度较均匀的优点，缺点是设备庞大，占地面积大、分离效率较低。三、离心沉降设备<一>原理1.离心沉降速度颗粒在离心场中受到离心力、向心力、阻力，重力可忽略不计。其切向速度ut，离心沉降速度计算式可推导为：在层流区符合斯托克斯定律，即：R——颗粒的旋转半径,单

6、位是m。2.离心分离因数离心加速度与重力加速度之比称为离心分离因数，用Kc表示。二、制药企业常用的离心分离设备<一>旋风分离器1.旋风分离器的结构和原理标准旋风分离器的主体上部为圆筒形，下部为圆锥形，各部件的尺寸均与圆筒直径成比例。含尘气体沿切向进入圆筒，沿壁高速旋转向下流动产生强大离心力，将颗粒甩向器壁，脱尘后的气体由底部在圆筒中心区向上流出。2.性能指标①临界粒径dc旋风分离器能够分离出的最小颗粒直径称为临界粒径。②分离效率η分离效率有总效率和粒级效率。③压降Δpf气体流经旋风分离器的压降是由气体流经器内时的膨

7、胀、压缩、旋转、转向及对器壁的摩擦而消耗的能量。<二>沉降离心机1.碟片式离心机①结构：转轴、转鼓、倒锥形碟片②工作原理：密度大的重液沿碟片向下流动，密度小的轻液向上流动，重液、轻液分离后沿各自的流道排出。③分离因数为4000——10000，转速4000——7000r/min，适合于液—液两相高度分散的乳浊液的分离。２.高速管式离心机①结构：管状转鼓外壳②工作原理：高速旋转产生强大的离心力是颗粒沉积到管壁，轻相沿管中心向上排出，重相沿管壁向上排出。③特点：转速高，分离因数高达15000——65000。适用于固含量低

8、于1%，颗粒度小于5微米，黏度大的悬浮液澄清或固液两相密度差较小的分离。第二节过滤分离前言：制药生产中有多种过滤过程，如中药提取液中有效成分与多糖及其他无效成分的分离，发酵液的预处理，液体制剂去除热源等单元操作都是过滤过程。按照过滤的原理不同可以分为滤饼过滤和深层过滤两种方。滤饼过滤：固体堆积在滤材上并架桥形成滤饼层的过滤方式。、深层过滤：指颗粒沉积在床层内