第三節(jié)其他分離方法教學(xué)課件

1、第二章第二章 非均相物系分離非均相物系分離第三節(jié)第三節(jié) 其它分離方法其它分離方法3.4 其它分離方法與設(shè)備其它分離方法與設(shè)備氣體的凈制是化工生產(chǎn)過程中較為氣體的凈制是化工生產(chǎn)過程中較為常見的分離操作。常見的分離操作。實(shí)現(xiàn)氣體的凈制除可利用前面介紹實(shí)現(xiàn)氣體的凈制除可利用前面介紹的沉降與過濾方法外，還可利用慣的沉降與過濾方法外，還可利用慣性、靜電、洗滌等分離方法。性、靜電、洗滌等分離方法。 1.1. 慣性分離器慣性分離器是利用夾帶于氣流中是利用夾帶于氣流中的顆?；蛞旱蔚膽T性進(jìn)行分離。的顆粒或液滴的慣性進(jìn)行分離。在氣體流動(dòng)的路徑上設(shè)置障礙物，在氣體流動(dòng)的路徑上設(shè)置障礙物，氣流或液流繞過障礙物時(shí)發(fā)生突

2、然氣流或液流繞過障礙物時(shí)發(fā)生突然的轉(zhuǎn)折，顆粒或液滴便撞擊在障礙的轉(zhuǎn)折，顆?；蛞旱伪阕矒粼谡系K物上被捕集下來。物上被捕集下來。慣性分離器的操作原理與旋風(fēng)分離器相慣性分離器的操作原理與旋風(fēng)分離器相近，顆粒的慣性愈大，氣流轉(zhuǎn)折的曲近，顆粒的慣性愈大，氣流轉(zhuǎn)折的曲率半徑愈小，則其分離效率愈高。率半徑愈小，則其分離效率愈高。所以顆粒的密度與直徑愈大，則愈易分所以顆粒的密度與直徑愈大，則愈易分離；適當(dāng)增大氣流速度及減小轉(zhuǎn)折處離；適當(dāng)增大氣流速度及減小轉(zhuǎn)折處的曲率半徑也有利于提高分離效率。的曲率半徑也有利于提高分離效率。一般說來，慣性分離器的分離效率比降一般說來，慣性分離器的分離效率比降塵室略高，可作為預(yù)除

3、塵器使用。塵室略高，可作為預(yù)除塵器使用。 2.2.靜電除塵器當(dāng)對氣體的除塵（霧）要求極靜電除塵器當(dāng)對氣體的除塵（霧）要求極高時(shí)，可用靜電除塵器進(jìn)行分離。高時(shí)，可用靜電除塵器進(jìn)行分離。靜電除塵（霧）器的靜電除塵（霧）器的分離原理分離原理是讓含有懸浮是讓含有懸浮塵?；蜢F滴的氣體通過高壓不均勻直流靜塵?；蜢F滴的氣體通過高壓不均勻直流靜電場，使氣體發(fā)生電離，在電離過程中，電場，使氣體發(fā)生電離，在電離過程中，產(chǎn)生的離子附著于懸浮塵?；蛞旱紊鲜怪a(chǎn)生的離子附著于懸浮塵?；蛞旱紊鲜怪畮щ?，帶電粒子或液滴在電場力的作用下，帶電，帶電粒子或液滴在電場力的作用下，向著電性與之相反的電極運(yùn)動(dòng)吸附于電極向著電性與之相

4、反的電極運(yùn)動(dòng)吸附于電極并恢復(fù)中性，吸附在電極上的塵?；蛞旱尾⒒謴?fù)中性，吸附在電極上的塵?；蛞旱卧谡翊蚧驔_洗電極時(shí)落入灰斗，從而實(shí)現(xiàn)在振打或沖洗電極時(shí)落入灰斗，從而實(shí)現(xiàn)含塵或含霧氣體的分離。含塵或含霧氣體的分離。靜電除塵的分離效率極高，可達(dá)靜電除塵的分離效率極高，可達(dá)99.9999.99，處，處理量大，阻力較小。但設(shè)備費(fèi)和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)都理量大，阻力較小。但設(shè)備費(fèi)和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)都很高，安裝、維護(hù)、管理要求嚴(yán)格。很高，安裝、維護(hù)、管理要求嚴(yán)格。3.3.文丘里除塵器是一種濕法除塵設(shè)備。其結(jié)文丘里除塵器是一種濕法除塵設(shè)備。其結(jié)構(gòu)與文丘里流量計(jì)相似，由收縮管、喉管構(gòu)與文丘里流量計(jì)相似，由收縮管、喉管及擴(kuò)散管三部分組成

5、，只是喉管四周均勻及擴(kuò)散管三部分組成，只是喉管四周均勻地開有若干徑向小孔，有時(shí)擴(kuò)散管內(nèi)設(shè)置地開有若干徑向小孔，有時(shí)擴(kuò)散管內(nèi)設(shè)置有可調(diào)錐，以適應(yīng)氣體負(fù)荷的變化。有可調(diào)錐，以適應(yīng)氣體負(fù)荷的變化。 操作中，含塵氣體以操作中，含塵氣體以5050100m/s100m/s的速度的速度通過喉管時(shí)，把液體由喉管外圍夾套通過喉管時(shí)，把液體由喉管外圍夾套經(jīng)徑向小孔進(jìn)入喉管內(nèi)，并噴成很經(jīng)徑向小孔進(jìn)入喉管內(nèi)，并噴成很細(xì)的霧滴，促使塵粒潤濕并聚結(jié)變大，細(xì)的霧滴，促使塵粒潤濕并聚結(jié)變大，隨后引入旋風(fēng)分離器或其它分離設(shè)備隨后引入旋風(fēng)分離器或其它分離設(shè)備進(jìn)行分離。文丘里除塵器結(jié)構(gòu)簡單緊進(jìn)行分離。文丘里除塵器結(jié)構(gòu)簡單緊湊、造價(jià)

6、較低、操作簡便，但阻力較湊、造價(jià)較低、操作簡便，但阻力較大，其壓力降一般為大，其壓力降一般為200020005000Pa5000Pa，需與其它分離設(shè)備聯(lián)合使用。需與其它分離設(shè)備聯(lián)合使用。 4.4.泡沫除塵器也是常用的濕法除塵設(shè)備泡沫除塵器也是常用的濕法除塵設(shè)備之一，其外殼為圓形或方形筒體，中之一，其外殼為圓形或方形筒體，中間裝有水平篩板，將內(nèi)部分成上下兩間裝有水平篩板，將內(nèi)部分成上下兩室。室。液體由上室的一側(cè)靠近篩板處進(jìn)入，并液體由上室的一側(cè)靠近篩板處進(jìn)入，并水平流過篩板，氣體由下室進(jìn)入，穿水平流過篩板，氣體由下室進(jìn)入，穿過篩孔與板上液體接觸，在篩板上形過篩孔與板上液體接觸，在篩板上形成一泡沫

7、層，泡沫層內(nèi)氣液混合劇烈，成一泡沫層，泡沫層內(nèi)氣液混合劇烈，泡沫不斷破滅和更新，從而創(chuàng)造了良泡沫不斷破滅和更新，從而創(chuàng)造了良好的捕塵條件。好的捕塵條件。氣體中的塵粒一部分（較大塵粒）被從氣體中的塵粒一部分（較大塵粒）被從篩板泄漏下來的液體吸去，由器底排篩板泄漏下來的液體吸去，由器底排出，另一部分（微小塵粒）則在通過出，另一部分（微小塵粒）則在通過篩板后被泡沫層所截留，并隨泡沫液篩板后被泡沫層所截留，并隨泡沫液經(jīng)溢流板流出。泡沫除塵器具有分離經(jīng)溢流板流出。泡沫除塵器具有分離效率高、構(gòu)造簡單、阻力較小等優(yōu)點(diǎn)，效率高、構(gòu)造簡單、阻力較小等優(yōu)點(diǎn)，但對設(shè)備的安裝要求嚴(yán)格，特別是篩但對設(shè)備的安裝要求嚴(yán)格，

8、特別是篩板的水平度對操作影響很大。板的水平度對操作影響很大。 3.5 非均相分離方法的選擇非均相分離方法的選擇1.1.氣固非均相物系的分離方案及設(shè)備選擇氣固非均相物系的分離方案及設(shè)備選擇下面主要從生產(chǎn)中要求除去的最小顆粒大下面主要從生產(chǎn)中要求除去的最小顆粒大小出發(fā)，簡略介紹氣固非均相物系的分小出發(fā)，簡略介紹氣固非均相物系的分離設(shè)備的選擇。離設(shè)備的選擇。 50m50m以上的顆粒選擇降塵室。以上的顆粒選擇降塵室。 5m5m以上的顆粒選擇旋風(fēng)分離器。以上的顆粒選擇旋風(fēng)分離器。 5m5m以下的顆粒選擇濕法除塵設(shè)備、電除以下的顆粒選擇濕法除塵設(shè)備、電除塵器、袋濾器等。其中文丘里除塵器可除塵器、袋濾器等。

9、其中文丘里除塵器可除去去1m1m以上的顆粒，袋濾器可除去以上的顆粒，袋濾器可除去0.1m0.1m以上的顆粒，電除塵器可除去以上的顆粒，電除塵器可除去0.01m0.01m以上以上的顆粒。的顆粒。 2.2.液固非均相物系的分離方案及設(shè)備選擇液固非均相物系的分離方案及設(shè)備選擇對于液固非均相物系的分離方案及設(shè)備對于液固非均相物系的分離方案及設(shè)備選擇，主要從分離目的出發(fā)，進(jìn)行介紹。選擇，主要從分離目的出發(fā)，進(jìn)行介紹。 以獲得固體產(chǎn)品為目的顆粒濃度以獲得固體產(chǎn)品為目的顆粒濃度1%10%10%、粒徑、粒徑50m50m：離心過濾機(jī)。顆粒粒徑離心過濾機(jī)。顆粒粒徑50m5%5%，可采用轉(zhuǎn)筒真空過濾，可采用轉(zhuǎn)筒真空

10、過濾機(jī)；顆粒濃度較低時(shí)，可采用板框過濾機(jī)。機(jī)；顆粒濃度較低時(shí)，可采用板框過濾機(jī)。 以澄清液體為目的本著節(jié)能、高效的以澄清液體為目的本著節(jié)能、高效的原則，分別選用各種分離設(shè)備對不同原則，分別選用各種分離設(shè)備對不同大小的顆粒進(jìn)行分離。為提高澄清效大小的顆粒進(jìn)行分離。為提高澄清效率，可在料液中加入助濾劑或絮凝劑，率，可在料液中加入助濾劑或絮凝劑，若澄清要求非常高，可用深層過濾作若澄清要求非常高，可用深層過濾作為澄清操作的最后一道工序。為澄清操作的最后一道工序。3.7.1 床層的流態(tài)化過程床層的流態(tài)化過程 三個(gè)階段三個(gè)階段：固定床、流化床、顆粒輸送。3.7 固體流態(tài)化及氣力輸送固體流態(tài)化及氣力輸送Lm

11、LmfLL（a)(b)(c)(d)(e)氣體或液體 （低速）氣體或液體液體氣體氣體或液體 （高速）圖3-30 不同流速下床層狀態(tài)的變化：（a）固定床（b）流化開始 （c）散式流化床（d）聚式流化床（e）水力或氣力輸送(1) 固定床階段固定床階段 顆粒靜止（流體空床流速小，顆粒受曳力小）； 床層高度 、空隙率，均保持不變； 阻力服從歐根方程( ）。 (2) 流化床流化床( 沸騰床沸騰床 ) 階段階段 空床流速，顆粒受曳力，把顆粒托起；fpu, 臨界流化狀態(tài)臨界流化狀態(tài)(起始流化狀態(tài)）： 最小流化速度最小流化速度tmfuuuumfmfL，空隙率為床層增高為，空隙率時(shí)，床層高度mfuutuuu同時(shí)孔

12、道中流速不變： 空床流速一定時(shí)，有一個(gè)穩(wěn)定的床層上界面 。(3) 顆粒（氣力或液力）輸送顆粒（氣力或液力）輸送 當(dāng)u =ut時(shí)，顆粒被帶走。 帶出速度帶出速度：顆粒被吹出的臨界速度。3.7.2 流化床類似液體的特性流化床類似液體的特性流化床類似液體的性質(zhì) （1） 密度比床層密度小的物體能浮在床層的上面; （2） 床層傾斜，床層表面仍能保持水平； （3） 床層中任意兩截面間的壓差可用靜力學(xué)關(guān)系式 表示（p=gL,）； （4） 有流動(dòng)性，顆粒能像液體一樣從器壁小孔流出； （5） 聯(lián)通兩個(gè)高度不同的床層時(shí)，床層能自動(dòng)調(diào)整平衡。3.7.3 流體通過流化床的阻力流體通過流化床的阻力 固定床階段，阻力服從

13、歐根方程，如圖中a段； 流化床階段，床層壓降基本恒定，如圖中cd 段；12 351020 30 4050100水力或氣力輸送流化床固定床斜率=1umfaa夾帶開始p,mmH2Oe空氣流速u cm/s 流化床阻力損失與流速的關(guān)系（空氣、沙粒系統(tǒng)）c,dbutgALFFApsbgf)(1 (gLpsf)(1 (s固流化床：氣gLpsf)1 ( AmgAgLApsf/)1 ( 即：流化床層阻力即：流化床層阻力=單位面積床層中顆粒的總重力，單位面積床層中顆粒的總重力， 因此流化床階段，床層壓降基本恒定。因此流化床階段，床層壓降基本恒定?？偢×傊亓矗嚎傄妨α骰搽A段，近似認(rèn)為顆粒處于動(dòng)態(tài)平衡。3.7

14、.4 流化床的流化類型與不正常現(xiàn)象流化床的流化類型與不正?，F(xiàn)象（1）流化類型）流化類型 散式流化：散式流化：顆粒均勻地分散在流動(dòng)的流體中，有一穩(wěn)定的 上界面。 如：大多數(shù)液-固流化。 聚式流化：聚式流化：床層中存在兩個(gè)不同的相 乳化相（固體濃度大、分布均勻的連續(xù)相）， 氣泡相（夾帶少量固體顆粒以氣泡形式通過床 層的不連續(xù)相）。 如：氣-固流態(tài)化 判斷依據(jù)：判斷依據(jù)：弗魯特準(zhǔn)數(shù)Fr1Fr散式流化：1Fr聚式流化：（2）騰涌騰涌 現(xiàn)象：現(xiàn)象：氣泡長大將床層分成相互分開的氣泡和顆粒層 顆粒層象活塞一樣被氣泡向上推動(dòng)， 到達(dá)床層上界面，氣泡崩裂，顆粒分散下落。 原因：原因：氣-固流化床中床層高度與直徑

15、的比值過大或氣速過高。 后果：后果：床層阻力大幅度波動(dòng)，器壁被顆粒磨損加劇， 設(shè)備振動(dòng)，甚至將床中構(gòu)件沖壞（3）溝流現(xiàn)象溝流現(xiàn)象 現(xiàn)象現(xiàn)象：氣體通過床層時(shí)形成短路，床層內(nèi)密度分布不均勻， 氣、固接觸不良，部分床層變成死床。 原因：原因：與顆粒的特性、堆積情況、床層直徑及氣體分布板有關(guān)。 發(fā)生溝流現(xiàn)象時(shí)，床層阻力較正常值低發(fā)生溝流現(xiàn)象時(shí)，床層阻力較正常值低gLpsmfmff)(1 (amfmfmfamfmfmfmffduduLp232232)1 (75. 1)1 (150vadd代入：3.7.5 流化床的操作流化床的操作(1) 臨界流化速度臨界流化速度 臨界流化狀態(tài)臨界流化狀態(tài)：可按固定床計(jì)算0

16、)()1 (15075. 1233223gdRRsvemfmfmfemfmf,1413mf一般的，11132mfmfemfR代入，可求mfmfvemfuudR，可求又由：說明說明：公式誤差較大，一般應(yīng)以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。(2) 帶出速度帶出速度 ut 顆粒被流體帶走時(shí)，1顆粒沉降速度，表觀流速注意：計(jì)算不均勻顆粒床層的帶出速度注意：計(jì)算不均勻顆粒床層的帶出速度 用最小顆粒直徑，保證操作可靠性。(3) 流化床操作范圍流化床操作范圍 tmfuuu操作范圍：6 .91/mftuu較小顆粒：9/mftuu較大顆粒：mftuu /流化數(shù)： 濃相區(qū)（床層）高度：濃相區(qū)（床層）高度：床層上界面以下的床層高度。s

17、smfmfALAL)1 ()1 (物料衡算：11mfmfLL得：gLpsf)(1(由：1)1 (150ePFRf3.7.6 流化床的高度與直徑流化床的高度與直徑 (1) 流化床的高度流化床的高度 高度高度=濃相區(qū)高度濃相區(qū)高度+稀相區(qū)高度稀相區(qū)高度濃相區(qū)濃相區(qū)稀相區(qū)稀相區(qū)150)(22gdksv令：ukLLmfmf31則： 稀相區(qū)高度稀相區(qū)高度（分離高度 ）：濃相區(qū)上界面到稀相區(qū)顆粒濃度 恒定處的距離。1150)(322gdusv得： 分離高度取決于顆粒的粒度分布、顆粒的密度和氣體的密度、粘度及結(jié)構(gòu)尺寸和氣速。 目前，尚無可靠的計(jì)算公式。 氣速愈大，分離高度愈大。(2) 流化床的直徑流化床的直徑 確定好流化床的操作氣速后，即可根據(jù)氣體的處理量確定流化床所需的直徑D 。uVD4 V - 氣體的處理量，m3/s ； u - 流化床的實(shí)際操作氣速，m/s。 3.7.7 氣力輸送的一般概念氣力輸送的一般概念 氣力輸送：氣力輸送：利用氣體進(jìn)行顆粒輸送的過程。常用介質(zhì)：空氣。氣力輸送的優(yōu)點(diǎn)：氣力輸送的優(yōu)點(diǎn)：