淺談化工單元操作——分離操作

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1、淺談化工單元操作——分離操作 新員工進公司后，基本上接觸到的培訓主要是GMP上，安全上和工藝操作上的，而我們公司生產的都是化學合成藥品，對于化學合成方面的一些基本操作原理方面的培訓較少，近期在看化工單元基本操作方面的書籍，其中有部分內容比較好，給大家總結分享一下。 一、混合物 混合物的分離是化工生產中的重要過程。混合物一般分為均相混合物和非均相混合物。由相同相態(tài)組成的混合物稱為均相物系，由不同相態(tài)組成的混合物稱為非均相物系。 混合物 均相混合物 非均相混合物 物系內部各處物料性質均勻而且不存在相界面的混合物。 例如：互溶溶液及混合氣體 物系內部有隔開兩相的界面存在且界

2、面兩側的物料性質截然不同的混合物。 例如 固體顆粒和氣體構成的含塵氣體 固體顆粒和液體構成的懸浮液 不互溶液體構成的乳濁液 液體顆粒和氣體構成的含霧氣體 二、分離方式 1、均相物系的分離 通常是先造成一個非均相物系，如用蒸餾，萃取等方式使均相混合物變成非均相混合物，再用機械分離的方法分離。 2、非均相物系的分離： 由于非均相物的兩之的密度等物理特性差異較大，因此常采用機械方法進行分離。按兩相運動方式的不同，機械分離大致分為沉降和過濾兩種操作。 三、沉降 沉降是指在外力作用下，使密度或顆粒尺寸不同的兩種物質發(fā)生相對運動，從而達到兩相分離的目的。根據所受

3、力的不同，沉降可分為重力沉降和離心沉降。 1、 重力沉降：在重力的作用下，顆粒與流體之間發(fā)生相對運動而實現(xiàn)分離的操作過程，稱為重力沉降。 影響顆粒沉降的因素： 1）顆粒特性： 對于同種顆粒，球形顆粒的沉降速度大于非球形顆粒的沉降速度；直徑越大，密度越大，沉降速度越大；顆粒的濃度越大，沉降時受周圍顆粒的影響越大，沉降速度越慢。 2）流體的性質： 流體與顆粒的密度差越大，沉降速度越大；流體的黏度越大，沉降速度越慢。液體物料隨著溫度的身高，黏度會下降。 3）流體的流動狀態(tài) 流體應盡可能的處于穩(wěn)定的低速流動狀態(tài)，以減少干擾，提高分離效率 4）容器的壁效應 在沉降過程中，由于器壁對顆

4、粒產生摩擦而減小沉降速度； 2、離心沉降：是利用慣性離心力的作用使固體顆粒產生與流體發(fā)生相對運動實現(xiàn)分離的操作方式。 在慣性離心力的作用下，顆粒隨介質旋轉運動，由于顆粒的密度大于介質的密度，它所產生的離心力大于介質，在慣性離心力的作用下沿徑向方向沉降，固體顆粒被甩向外圍，沿器壁沉降下來。 由于離心力比重力大得多，因此離心沉降速度比重力沉降速度大得多，分離效果也好得多 重力沉降：較大顆粒的分離(直徑d＞75um) 離心沉降：較小顆粒的分離(直徑d＞5um)。 四、過濾 1、過濾是指在推動力的作用下，使懸浮液通過一種多孔性物質的隔層，流體從隔層的小孔中流過，其中固體顆粒被

5、截留在隔層上，從而使懸浮液中的固體顆粒分離出來的操作。 根據對動力的不同，過濾可分為三種類型 u 重力過濾：利用懸浮液本身液柱重力作為過濾推動力的過濾 u 離心過濾：利用離心力作為過濾推動力的過濾 u 壓差過濾：依靠濾餅上游和濾液出口之間壓力差推動而進行的過濾，稱為壓差過濾，它包括兩種類型，加壓過濾（在懸浮液上面加壓的過濾）和減壓過濾（在過濾介質下面抽真空，也叫真空過濾）。 2、過濾介質：過濾介質的作用是使濾液通過，截留固體顆粒及支承濾餅，所以對過濾介質的基本要求是：具有多孔性，阻力小，液體易通過；化學穩(wěn)定性好、耐腐蝕、耐高溫；具有足夠的機械強度。 工業(yè)上常用的過濾介質：織狀物介質

6、（棉麻等天然纖維或合成纖維）、粒狀介質（細沙、硅藻土等）、多孔固體介質（多孔陶瓷等）。 3、過濾操作的基本過程 （1）過濾：過濾進行的階段，懸浮液通過過濾介質成為澄清液，流體從隔層的小孔中通過，固體顆粒被截留在隔層上，從而使懸浮液中的固體分離出來 （2）洗滌：濾餅的空隙中還存有部分濾液，將部分濾液從濾餅中清洗出來，稱為洗滌 （3）去濕：洗滌后用壓縮空氣吹干或用真空吸干 （4）卸料：將濾餅卸下 （5）復原：卸料后，要將過濾機進行復原，以便進行下一輪過濾操作。 4、影響過濾速率的因素 （1）懸浮液的性質 懸浮液的黏度越小，過濾速度越快。因此，適當?shù)膶V液預熱，使其黏度下降。

7、 （2）過濾推動力 要使過濾順利進行，必須保持一定的過濾推動力，采用離心獲得離心力或加壓（抽真空）的方式獲得較大的壓差，但這些方式只適用于不可壓縮濾餅。 （3）過濾介質和濾餅性質 過濾介質的孔隙越大，過濾速率越高 濾餅的顆粒越大，濾餅的緊密度就大、過濾速率就高。 濾餅的厚度越厚，過濾速率就越慢。 五、各種分離方式在公司中的應用 上面介紹了分離操作的一些原理和基本概念及一些分離的影響因素，下面介紹一些這些原理在公司的應用。 1、沉降方面 （1）重力沉降應用：磺胺二甲嘧啶母液地池 磺胺二甲嘧啶的母液地池就是通過重力沉降的原理，達到固液分離的效果，上面也介紹了一些影響固液分離

8、的因素，我們可以研究這些影響因素，增加沉降速度，達到更高的回收率。 （2）離心沉降應用：旋風分離器 旋風分離器是在氣流粉碎機收集物料的裝置，含塵氣體以較高的線速度沿切向進入，在外筒與排氣管間形成旋轉向下的外旋流，到達錐底后以相同的旋向折轉向上，形成內旋流，到上部排氣管流出。顆粒在內、外旋轉流場中受離心力作用向器壁方向拋出，沿壁面下落到排灰口排出，得到凈化。 二、過濾方面 （1）重力過濾 這個在實驗室應用較多，用濾紙過濾少量液體，由于效率相對較低，生產上應用較少。 （2）離心過濾 目前大部分生產上結晶物的固液分離都是應用這個原理，這個型號的離心機在公司內廣泛存在。 （3）壓差過濾 這個過濾在公司應用也較廣，有污水站的板框式過濾機、202車間的滾筒式過濾器、還有車間用于脫色的各種濾包、快捷式過濾器等。 離心過濾和壓差過濾的推動力比重力過濾的推動力要好，應用就相對廣泛。 希望通過這個單元操作的學習分享，使大家對分離的原理及影響因素有個了解，便于實際應用中的理解記憶，更進一步，能根據這些影響因素，提出提高分離效果的一些合理化建議，為精益生產提供助力。