化工工藝學(xué)教案第四章產(chǎn)物的分離和提純（Word）

1、第四章產(chǎn)物的分離和提純 產(chǎn)物是指從反應(yīng)器中出來的物料。大多數(shù)反應(yīng)產(chǎn)物都是混合物，它包括未反應(yīng)掉的原料和反應(yīng)生成物。氣相反應(yīng)器和氣固相反應(yīng)器的產(chǎn)物主要是氣體產(chǎn)物和夾帶的催化劑粉塵；液相反應(yīng)器的產(chǎn)物主要是液體產(chǎn)物與液固混合物；氣液相和氣液固三相反應(yīng)器的產(chǎn)物則有氣體產(chǎn)物、液體產(chǎn)物和液固混合物。 產(chǎn)物的分離和提純是化工生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，它不僅可以由產(chǎn)物中分離出所需要的產(chǎn)品，并進(jìn)一步提純至一定產(chǎn)品的規(guī)格，還可以使未反應(yīng)的物料得以循環(huán)利用。因此，產(chǎn)物的分離和提純操作對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)效益起著重要作用。一、分離方法概述第一節(jié)產(chǎn)物分離的原則 在化工生產(chǎn)中，產(chǎn)物的分離方法可分成機(jī)械分離和傳質(zhì)分離兩大

2、類。一般來講，非均相混合物的分離主要采用機(jī)械分離法；均相混合物的分離采用傳質(zhì)分離法。1機(jī)械分離 機(jī)械分離法用于分離非均相混合物。非均相混合物分為氣態(tài)非均一系和液相非均一系兩大類。在工業(yè)生產(chǎn)中，用于分離氣態(tài)非均一系混合物的分離方法有重力沉降、慣性除塵、旋風(fēng)分離、靜電分離、濕法洗滌和纖維過濾等。用于液相非均一系的分離方法，按照其原理，大致可分為兩類。 第一類方法取決于分散相和連續(xù)相之間的密度差，屬于這一類的有浮選法、重力沉降法和離心沉降法。第二類分離方法對(duì)兩相密度差沒有要求，而以具有過濾介質(zhì)為前提，利用過濾介質(zhì)對(duì)分散相物制裁的截留作用而實(shí)現(xiàn)分離操作。屬于這類的方法有濾餅過濾、深層過濾、篩濾、濾芯式

3、過濾等。2傳質(zhì)分離 傳質(zhì)分離方法主要用于各種均相混合物的分離，其特點(diǎn)是在分離過程中有質(zhì)量傳遞現(xiàn)象。工業(yè)上常用的傳質(zhì)分離過程又分為兩大類，即在相間進(jìn)行質(zhì)量傳遞的平衡分離過程和在相內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量傳遞的分離過程。 (1)平衡分離過程。 多數(shù)傳質(zhì)分離操作是通過相平衡時(shí)原料中各組分在兩相中的不同分配來實(shí)現(xiàn)的，這類分離操作通稱為平衡分離過程，例如蒸餾、吸收和萃取操作。為了實(shí)現(xiàn)平衡分離過程，將混合物分離成均勻的單一相溶液(氣體、液體或固體)，需要在混合物中添加分離劑來產(chǎn)生或移出1 / 57一相。分離劑有能量分離劑(EsA)和質(zhì)量分離劑(MsA)兩類。精餾等操作應(yīng)用EsA，吸收和萃取操作采用MSA；而在萃取精餾和

4、恒沸精餾操作中兩種分離劑都要應(yīng)用。由下述表41列出了屬于平衡分離過程的連續(xù)分離單元操作。表41平衡分離過程名稱原料相態(tài)分離媒介分離劑產(chǎn)生產(chǎn)物相態(tài)分離原理工業(yè)應(yīng)用實(shí)例閃蒸液體減壓氣體揮發(fā)度(蒸汽壓)有較大差別由海水淡化生產(chǎn)純水部分冷凝氣體熱量液體和氣體揮發(fā)度(蒸汽壓)有較大差別由氨中回收氫氣和氮?dú)饩s氣、液或氣液混合物熱量、有時(shí)用機(jī)械功氣體和液體揮發(fā)度(蒸汽壓)有差別石油裂解氣的深冷分離萃取精餾氣、液或氣液混合物液體溶劑和塔釜加熱氣體和液體溶劑改變?cè)芤航M分的相對(duì)揮發(fā)度以苯酚作溶劑，由沸點(diǎn)相近的非芳烴中分離甲苯吸收蒸出氣體或液體液體吸收劑加入熱量氣體和液體溶解度不同由催化裂化裝囂主蒸餾塔頂產(chǎn)物中

5、回收乙烷及較輕的烴吸收氣體液體吸收劑液體和氣體溶解度不同用乙醇胺類吸收以除去天然氣中的c02和H2S蒸出液體氣提氣氣體溶解度不同原油蒸餾塔側(cè)線抽出的石腦油、煤油和柴油餾分的氣提帶有回流的蒸出(水蒸氣蒸餾)氣液或氣液混合物氣提蒸汽和熱量氣體和液體溶解度不同原油的減壓蒸餾(水蒸氣為氣提劑)再沸蒸出液體熱量氣體溶解度不同從石腦油餾分中脫除輕組分共沸精餾氣、液或氣液混合物液體共沸劑和熱量氣體和液體共沸劑改變?cè)芤航M分的相對(duì)揮發(fā)度以乙酸丁酯作共沸劑從稀溶液中分離乙酸液一液萃取液體液體萃取劑兩種液體不同組分在兩液相中的溶解度不同以丙烷作萃取劑從重渣油中脫除瀝青液一液萃取(雙溶劑)液體兩個(gè)萃取劑兩種液體不同

6、組分在不同萃取劑中的溶解度不同以丙烷、甲酚為雙溶劑，從芳烴和環(huán)烷烴原料中分離鏈烷烴干燥液體，更常見是固體氣體、熱量氣體、干燥的固體水分蒸發(fā)用熱空氣脫除聚氯乙烯中的水分蒸發(fā)液體熱量氣體和液體蒸汽壓不同由氫氧化鈉的水溶液中蒸出水分結(jié)晶液體冷量或熱量固體和母液利用過飽和度由二甲苯混合物中結(jié)晶分離對(duì)二甲苯續(xù)表名稱原料相態(tài)分離媒介分離劑產(chǎn)生產(chǎn)物相態(tài)分離原理工業(yè)應(yīng)用實(shí)例凝聚蒸汽冷量固體和氣體選擇性地凝聚鄰苯二甲酸酐的精制浸取固體液體溶劑液體和固體渣固體的溶解度用水浸取礦渣中的硫酸銅吸附氣體或液體固體吸附劑氣體或液體吸附作用的差別通過分子篩吸附空氣中的水分離子交換液體固體樹脂固體樹脂和液體質(zhì)量作用定律水的軟

7、化(2)在相內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量傳遞的分離過程。這類傳質(zhì)分離操作的共同特點(diǎn)是依靠原料中不同組分在某種推動(dòng)力(如壓差、濃度差、電位差)作用下經(jīng)過某種介質(zhì)(如半透膜)時(shí)的傳質(zhì)速度差異而實(shí)現(xiàn)分離。如膜分離、熱擴(kuò)散和氣體擴(kuò)散。表42匯總?cè)舾煞N在相內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量傳遞的分離過程。單元過程相態(tài)分離方法分離工具工業(yè)舉例加壓擴(kuò)散氣態(tài)通過離心力建立壓力梯度離心力同位素混合物的分離氣體擴(kuò)散氣態(tài)壓力下流經(jīng)多孔隔板多孔隔板鈾同位素分離反滲透液態(tài)壓力梯度克服滲透壓膜水脫鹽滲透氣態(tài)或液態(tài)壓力下流體流經(jīng)半透膜膜異丙醇脫水滲析液態(tài)穿過膜的擴(kuò)散速度差膜由人造絲液體中回收提純苛性鈉泡沫分餾液態(tài)選取的界面濃度泡沫界面酶和染料分離色譜分離氣態(tài)或液態(tài)

8、在固體表面及內(nèi)部選取的濃度固體混合溶劑蒸汽的回收區(qū)域熔融固態(tài)液體穿過金屬塊移動(dòng)溫度梯度鍺的提純熱擴(kuò)散氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)生濃度梯度的溫度溫度梯度氣態(tài)同位素混合物分離電解液態(tài)電場(chǎng)電場(chǎng)和膜氫和氚的分離電滲析液態(tài)電場(chǎng)加充電膜膜和電場(chǎng)水脫鹽二、基本原理1氣體產(chǎn)物的分離(1)氣體的凈制即除去氣體產(chǎn)物中的固體顆粒和霧滴。按照凈制原理不同，將氣體凈制方法分成以下四類：氣體的機(jī)械凈制利用重力、慣性力和離心力等機(jī)械力的作用使微粒從氣體中分離出來；典型設(shè)備為重力沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)分離器。氣體的濕法凈制使氣體與液體接觸，用液體洗去氣體中的微粒，從而使氣體凈化所用設(shè)備是各種濕式洗滌器。氣體過濾凈制氣體通過過濾介質(zhì)時(shí)微粒

9、被截留而使氣體凈化。典型設(shè)備為袋式過濾器。氣體的電凈制使氣體通過高壓電場(chǎng)，其中的微粒在電場(chǎng)的作用下沉降，從而使氣體凈化，所用設(shè)備為電除塵器。(2)從氣體產(chǎn)物中分離出要用的物質(zhì)。當(dāng)氣體產(chǎn)物僅含有兩種或兩種以上氣體組分時(shí)，稱為氣相均一體系。氣相均一系的分離方法為冷凝、吸收和吸附。冷凝是將壓縮氣體或飽和蒸汽冷卻降溫，使氣體或蒸汽轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的過程。掌握一定的溫度和壓力，可將氣體中的某些組分冷凝成液體而另一些組分仍為氣體，可使氣體產(chǎn)物分為不同的部分。吸收是用適當(dāng)?shù)囊后w與氣體產(chǎn)物相接觸，使氣體進(jìn)入液體變?yōu)槿芤旱倪^程。選擇不同的吸收劑和不同的操作條件，可使氣體產(chǎn)物中某組分被吸收而進(jìn)入溶液，從而使氣體產(chǎn)物中不

10、同組分分離。吸附是某些分子在多孔性固體吸附劑表面上濃集的過程。選擇適當(dāng)?shù)奈絼┚涂梢晕綒怏w或液體產(chǎn)物中的某些組分而不吸附其余的組分，從而使氣體產(chǎn)物得以分離。2液體產(chǎn)物的分離液體產(chǎn)物通常含有兩種以上的液體組分，往往也會(huì)帶有少量固體雜質(zhì)或結(jié)晶。液體本身既有完全互溶的溶液，又有互不溶解的液體混合物，還有溶質(zhì)分散在液相主體中的乳液。(1)從液體產(chǎn)物中除去固體顆粒。當(dāng)液體產(chǎn)物中含有的固體顆粒很少時(shí)，這些固體顆粒如果是雜質(zhì)，則必須予以除去。如果這些固體顆粒是有用的結(jié)晶，而這些結(jié)晶又不妨礙液體在管道中的流動(dòng)和液體的其它加工則不必對(duì)這些液體進(jìn)行處理，待這些結(jié)晶物大量生成后，按照加工固液混合物的方法進(jìn)行加工。

11、如果這些有用的結(jié)晶顆粒會(huì)妨礙液體在管道中的流動(dòng)或妨礙進(jìn)行下一步加工，則須除去這些結(jié)晶顆粒。除去液體產(chǎn)物中少量固體顆粒的方法，與液體原料的凈制方法相同。(2)從不互溶的液體中除去其中一種液體。當(dāng)液體產(chǎn)物由兩種不互溶的液體組成時(shí)，一般均用沉降法進(jìn)行分離。對(duì)于要求分離很徹底，而沉降法又達(dá)不到分離要求的少量不溶性液體雜質(zhì)，可以采取吸附法進(jìn)行處理。例如產(chǎn)品的脫色和除臭就是從液體產(chǎn)物中除去少量的有機(jī)物雜質(zhì)。另外，也可以用吸附法從水溶液中除去少量油，或從油中脫除少量的水。(3)溶液增濃。當(dāng)液體產(chǎn)物為稀溶液，而希望得到較濃的溶液時(shí)，用蒸發(fā)的方法。即通過加熱使溶液在沸騰情況下氣化，使其中部分溶劑由于氣化而除去，

12、從而使溶液濃度增大。例如將稀燒堿溶液變?yōu)闈馊芤壕陀谜舭l(fā)的方法。(4)將互溶的液體分離成不同組分。如果液體產(chǎn)物是互溶的兩種液體或多種液體，若要將它們分成單獨(dú)的或幾組物質(zhì)，需要用精餾、萃取等方法。對(duì)于不同組分在相同溫度下具有不同揮發(fā)度的溶液，可采用使溶液蒸發(fā)，汽液平衡，再將蒸汽冷凝，使溶液中的組分離的精餾方法。萃取是利用不同物質(zhì)在溶劑中具有不同溶解度，使液體產(chǎn)物中的不同組分分離的方注(5)將液體產(chǎn)物全部或部分變?yōu)楣腆w。將液體產(chǎn)物全部變?yōu)楣腆w，稱做凝固，是固體熔化的逆過程，通常都用冷卻和冷凍的方法降低液體的溫度以使液體全部變?yōu)楣腆w。將溶液中的固體溶質(zhì)分離出來的方法稱為結(jié)晶結(jié)晶可以看做固體溶解的逆過程

13、，通常用降低溫度、減少溶劑和進(jìn)行鹽析等方法來實(shí)現(xiàn)，將乳液中的固體溶質(zhì)分離出來的辦法稱為凝聚，在乳液中加進(jìn)凝聚劑破壞乳化狀態(tài)，就能將呈粒狀的固體物質(zhì)分離出來。3固體產(chǎn)物的分離(1)固液分離。常用的以取得固體產(chǎn)物為目的固液分離方法是過濾，過濾的基本原理是利用多孔的過濾介質(zhì)將懸浮液中的固體顆粒擋住，而讓液體通過，從而使液體同固體分離過濾結(jié)束后，要用水或其它溶劑沖洗濾餅，以使附著在濾渣顆粒表面的濾液和滯留在濾餅內(nèi)孔隙中的濾液溶到水中或其它溶劑中而被帶走，洗滌后濾餅經(jīng)加工后，可以得到較純凈的固體產(chǎn)物。(2)固體的干燥。工業(yè)生產(chǎn)中的固體干燥主要指從固體物料中除去少量水分，還包括從漿狀物或溶液中除去大量水分

14、而直接得到含水量很低的固體產(chǎn)物；后者實(shí)質(zhì)上包含了蒸發(fā)和干燥兩個(gè)連續(xù)階段，有時(shí)還包括結(jié)晶過程。干燥過程中須將物料加熱以促使水分更快氣化，根據(jù)熱能傳給濕物料的方式可將干燥分為傳導(dǎo)干燥、對(duì)流干燥、輻射干燥與介電加熱干燥，其中對(duì)流干燥應(yīng)用最廣。干燥過程中將汽化了的水蒸氣帶走的介質(zhì)稱為干燥介質(zhì)，也稱為載濕體。工業(yè)上多用空氣作干燥介質(zhì)，有時(shí)也用煙道氣或其它惰性氣體作干燥介質(zhì)。三、分離流程的設(shè)計(jì)1明確分離目標(biāo)在化工產(chǎn)品分離系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，首先要確定產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)、純度要求、對(duì)雜質(zhì)含量的要求等。一般而言，產(chǎn)品純度是據(jù)產(chǎn)品的使用目的來確定的。而回收率或產(chǎn)品總收率則在很大程度上決定著分離過程的經(jīng)濟(jì)性，所以經(jīng)濟(jì)性最佳就

15、成為確定回收率的主要依據(jù)。2確定可行的分離方法充分了解被分離混合物中各組分在物理、化學(xué)以及生物學(xué)方面的性質(zhì)，避免在分離過程中產(chǎn)物的分解、聚合、變質(zhì)和被污染，選擇合適的分離方法，熱敏的產(chǎn)物不能過熱，易聚合還要添加阻聚劑，萬不得已不要在分離流程中逗留太長(zhǎng)太久，然后選擇可以進(jìn)行分離并且是最為經(jīng)濟(jì)的分離方法。在選擇分離方法時(shí)，還需要考慮分離規(guī)模和能量的消耗。一般來說，建設(shè)工廠的投資與其規(guī)模的0.6次方成正比，但這只適用于大型工廠。當(dāng)規(guī)模小于某種程度后，與規(guī)模相關(guān)的投資就成為定值。這是因?yàn)楣に囘^程所必需的管道、儀表、泵類、貯罐等的投資與規(guī)模大小無關(guān)，而這些卻占據(jù)著工廠投資的較大部分。此外，規(guī)模小與規(guī)模大

16、同樣要使用很多操作人員，規(guī)模變小所投入的勞動(dòng)力卻不會(huì)相應(yīng)減少。因此，對(duì)于較小規(guī)模，要盡量選擇操作簡(jiǎn)單的能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化操作的分離方法。分析分離所需的能量，最好能夠利用自然的能量。當(dāng)規(guī)模比較大時(shí)，首先要考慮能否利用熱能。可以利用熱能且相對(duì)揮發(fā)度(分離系數(shù))大于105，就應(yīng)毫不猶豫地選擇蒸餾法。若相對(duì)揮發(fā)度小于105，則可采用萃取法等其它分離法與蒸餾法相互組合而構(gòu)成的分離過程。在熱能無法利用時(shí)就只能選擇速率差分離法。3設(shè)計(jì)分離流程時(shí)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則和注意事項(xiàng)工業(yè)上分離方法很多，可以設(shè)計(jì)出很多方案，把數(shù)以千計(jì)的方案逐個(gè)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，當(dāng)然未嘗不可，但可能徒然增加工作量，因?yàn)樵S多參數(shù)不可知也未必準(zhǔn)確。工程必

17、須有經(jīng)驗(yàn)，一些經(jīng)驗(yàn)規(guī)則有很重要的參考價(jià)值：(1)反應(yīng)產(chǎn)物有固體物的，不論它們是目的產(chǎn)物還是廢棄物，一般要率先分離出來，免使管道設(shè)備堵塞，流程不順。(2)反應(yīng)產(chǎn)物中對(duì)目的產(chǎn)物尤其有害的物質(zhì)必須首先除去，甚至不惜能量的利用合理與否，這是工藝的要求。通常產(chǎn)品的收得率在經(jīng)濟(jì)上是最重的砝碼，因?yàn)樽罱K的產(chǎn)品利潤(rùn)最大。不能因?yàn)榭紤]能量的“合理”，而犧牲了產(chǎn)品的收率。(3)反應(yīng)產(chǎn)物中對(duì)后工藝有害的物質(zhì)，首先分離。比如精餾過程，從能量上考慮應(yīng)當(dāng)由揮發(fā)度從低到高逐級(jí)取出，但有時(shí)高沸點(diǎn)物質(zhì)會(huì)聚合，會(huì)凝絮甚或較黑較臟，也要先把它分出。然后再降溫從低沸物到高沸物地分離。這第一步似乎浪費(fèi)_r能量但對(duì)流程和工藝有利。(4)

18、產(chǎn)物中，盡量?jī)?yōu)先把未反應(yīng)原料分出來，循環(huán)使用，如果原料寶貴更應(yīng)如此。(5)把最難分離的組分或要求特高的產(chǎn)物應(yīng)從分離系統(tǒng)中先取出粗產(chǎn)物，再設(shè)計(jì)精制分離方案。不要希望過早地拿出來，更不主張一次分離就得到高純產(chǎn)物。(6)盡量選用簡(jiǎn)單的分離方法，能用機(jī)械分離的先用機(jī)械法。一般是機(jī)械法一物理法一物理化學(xué)法一化學(xué)法的順序，無論從操作和能量上都有可能。(7)一般情況下或者先取出最少的組分，或者先取出最多的組分。(8)一般情況下分離的流程先易后難，容易除去的先除去，容易拿到的先拿到。(9)盡量把多種雜質(zhì)一次性除去，再研究從雜質(zhì)中回收有用副產(chǎn)物。(10)能用精餾的地方盡量采用簡(jiǎn)單精餾，除非有充分理由，不主張率先

19、考慮萃取精餾、夏應(yīng)精餾、共沸精餾等。精餾過程仍是先易后難，最難分離的組分最后精餾。(11)盡量利用熱源，節(jié)省能量。(12)盡量采用先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備。第二節(jié)分離和精制技術(shù)在具體設(shè)計(jì)分離流程時(shí)，對(duì)各分離單元操作進(jìn)行深入了解，要熟悉各分離單元操的適用范圍和條件，熟悉各類分離設(shè)備的性能，必要時(shí)每個(gè)分離設(shè)備的選用，都要現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。國(guó)外主張分離設(shè)備訂貨時(shí)，拿物料到廠家去調(diào)試，這就可見，分離流程的變化多端，分離設(shè)備的礙性各異。為此，我們不妨對(duì)分離技術(shù)作一個(gè)鳥瞰。氣固分離和除塵由于氣固非均相混合物中分散相和連續(xù)相具有不同的物理性質(zhì)，故工業(yè)上一般采用機(jī)械方法對(duì)兩相進(jìn)行分離。其基本操作遵循流體力學(xué)基本規(guī)律，依靠分

20、散相和連續(xù)相之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)非均相混合物的分離。1機(jī)械力分離法(1)重力沉降法。重力沉降法是利用含：霉嘉微粒氣流中的粒子借助自身的重力作用自然沉降的原理，實(shí)現(xiàn)氣固分離的方法。重力沉降的典型設(shè)備為重力沉降室。圖41為一種簡(jiǎn)單的重力沉降室。重力沉降室適用于分離粒徑較大的固體顆粒。當(dāng)粒子的沉降速度大于13envs，即粒子的直徑大于50tinl時(shí)，可選用重力沉降室進(jìn)行氣固分離操作。其凈化效率不超過40，70-，只能作為氣體的初步凈化裝置。除塵效率低和體積大是重力沉降室的顯著缺點(diǎn)，但因其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、維護(hù)管理容易和壓力損失小等優(yōu)點(diǎn)，在第一級(jí)除塵中仍得到一定的應(yīng)用。(2)慣性沉降法。慣性沉降法

21、是利用顆粒運(yùn)動(dòng)的慣性效應(yīng)將其從氣流中分離出來的方法。慣性除塵器可分為碰撞式和回轉(zhuǎn)式兩類。碰撞式是當(dāng)含塵氣體撞擊到擋板后，塵粒失去慣性力而靠重力作用沿?fù)醢迓湎拢换剞D(zhuǎn)式是含塵氣體從入口進(jìn)入后，粉塵靠慣性力沖至下部灰斗，氣體和慣性較小的細(xì)粉塵則穿過擋板而從出口排出。慣性除塵器中有一種稱為百葉式除塵器，常作為粉塵的濃縮器與其它除塵器組合成機(jī)組，可以獲得較高的凈化效率。圖42所示為百葉式慣性除塵器與旋風(fēng)除塵器組成的機(jī)組。有試驗(yàn)表明組合除塵效率高，可基本除凈20腳顆粒。慣性除塵器凈化效率不高，通常用于除去大顆粒和密度大的粉塵。(3)離心沉降法。是利用旋轉(zhuǎn)的氣流所產(chǎn)生的離心力，將顆粒從氣流中分離出來的方法。

22、由于顆粒受到的離心力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于重力，故該法可分離很小的細(xì)粒，一般在10tma左右，高效的可分離出5tma的細(xì)粒。其分離設(shè)備是各種旋風(fēng)分離器。旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)如圖43所示。旋風(fēng)分離器的效率一般可達(dá)7080，影響旋風(fēng)分離器效率的有以下一些因素。分離器的結(jié)構(gòu)形式對(duì)分離效率影響很大；出口管徑愈小則效率愈高，錐形適當(dāng)加長(zhǎng)，可提高效率。分離器的直徑減小，分離效率可提高。增加入口流速對(duì)提高效率有利，但入口流速過高不僅會(huì)增大阻力，而且會(huì)增強(qiáng)返混，因而通常取入口流速為1226ms。塵粒的粒徑和密度愈大，分離效率愈高。氣體溫度和粘度增大，引起效率下降?；叶返臍饷苄詫?duì)分離效率影響很大，當(dāng)泄灰閥處漏氣量達(dá)到進(jìn)氣量的15

23、左右時(shí)，除塵效率幾乎降到零。從以上情況可知，旋風(fēng)分離器適于捕集顆粒大、密度大的粉塵。對(duì)于一定的含塵氣體應(yīng)選擇合適的結(jié)構(gòu)和入口流速，盡量減小分離器的直徑。而對(duì)任一臺(tái)旋風(fēng)分離器，都要保持不漏氣，這樣才會(huì)使分離效率提高。當(dāng)氣體處理量很大而又需要采用小直徑的分離器時(shí)，往往將若干直徑較小的旋風(fēng)分離器并聯(lián)起來，形成一個(gè)旋風(fēng)分離器機(jī)組：當(dāng)要求凈化效率較高，采用一級(jí)旋風(fēng)分離不能滿足要求時(shí)，可將兩臺(tái)或三臺(tái)旋風(fēng)分離器串聯(lián)起來，成為串聯(lián)式旋風(fēng)分離器組。旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造，安裝和維護(hù)管理容易，投資少，占地小，除塵效率較高。對(duì)于515tln以上的顆粒物，捕集分離效率可達(dá)80左右。旋風(fēng)分離器不宜處理濕度很高和粘著性

24、的塵粒，不宜處理纖維粉塵。旋風(fēng)分離器的缺點(diǎn)是不能充分除去小于微米級(jí)的粉塵，氣流阻力大，粉塵對(duì)器壁磨損較嚴(yán)重。因此，旋風(fēng)分離器多用于要求不十分嚴(yán)格的除塵和初級(jí)除塵。2過濾分離法使含塵氣體通過過濾介質(zhì)將粉塵分離而使氣體凈化的方法。該法可將101_tln的微粒有效地捕集下來，是各種分離方法中分離效率最高而又穩(wěn)定的一種。過濾分離設(shè)備主要有袋式過濾除塵器，顆粒層除塵器和其它形式過濾器等。(1)袋式過濾器。袋式過濾器的形式很多，可以買到定型產(chǎn)品，也可以土法自制，按濾袋形狀可分為圓形和扁形，也可以有切換式把濾袋拿出更換。一般含塵氣體從濾袋外部進(jìn)入，粉塵阻于濾袋之外，振動(dòng)或自然抖落進(jìn)入集灰斗，濾后氣體從濾袋內(nèi)

25、的上出口管送出。袋式除塵器是一種高效氣固分離設(shè)備，可捕集的固體粒子的粒徑較寬。其平均除塵效率可達(dá)99.5以上，對(duì)1btm以上的粒子捕集效率可達(dá)98以上；對(duì)微細(xì)粒子也有較高的捕集效率，能有效地收集0.10.5tma的粒子。并且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用靈活，維護(hù)容易，能量消耗較小。存在問題是其應(yīng)用受到濾布的耐溫、耐腐蝕性能的限制，不適用于帶電荷的或粘結(jié)性、吸濕性強(qiáng)的粉塵捕集。按照清灰方式的不同，將袋式除塵器分為簡(jiǎn)易清灰式、機(jī)誡振動(dòng)清灰式、逆氣流反吹風(fēng)式、氣環(huán)反吹風(fēng)式、脈沖噴吹式、回轉(zhuǎn)反吹式和聯(lián)合清灰式等各種除塵器。袋式除塵器的濾袋可用天然纖維和合成纖維制成纖維布、毛呢、毛氈等再做成袋子，用于不同場(chǎng)合。(2

26、)顆粒層除塵器。顆粒層除塵器是利用一層硅石、礫石等粒狀物料作為過濾介質(zhì)的除粒也會(huì)沉積到電暈電極上。(4)清灰。當(dāng)粉塵在集塵電極表面上沉積到一定厚度，就用機(jī)械振打等方法將沉積的粉塵層清除掉，使之落入下部灰斗中而定期排出。電暈電極上也會(huì)有少量粉塵附著，隔一定時(shí)間也需進(jìn)行清灰。如圖4一12所示為管式電除塵器。集塵電極以蜂窩形排列的叫蜂窩式電除塵器電除塵器還可按粉塵載電區(qū)和分離區(qū)的空問布置不同，分為單區(qū)電除塵器和雙區(qū)電除塵器；按清灰方式分為干式電除塵器和濕式電除塵器。電除塵器具有除塵效率高，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用少，壓力損失低，處理氣量大等優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于高溫高壓的場(chǎng)合，能連續(xù)操作，并且可以完全自動(dòng)化，也可以用于處

27、理要求除塵效果很好的含微細(xì)粉塵的氣體。電除塵器的凈化效率最高可達(dá)9999以上，但從經(jīng)濟(jì)效果考慮，一般控制凈化效率在9599之間。電除塵器的主要缺點(diǎn)是設(shè)備龐大，消耗鋼材多，一次投資高，對(duì)安裝要求嚴(yán)格，運(yùn)行管理較復(fù)雜。在化工生產(chǎn)中，電除塵器有時(shí)用于除去氣體中的水霧和酸霧，稱為電除霧器。二、液體分離1液相非均一系分離液相非均一系是由液體和懸浮于其中的固體顆粒，或者指一種或數(shù)種不相溶液體所組成的多相分散系統(tǒng)。如果液體中含有的固體顆粒很少，并且這些固體顆粒是雜質(zhì)，則必須予以除去。如果液體中的固體顆粒是有用的結(jié)晶，而這些結(jié)晶又不妨礙液體在管道中的流動(dòng)和液體的其它加工，則不必對(duì)這些結(jié)晶進(jìn)行處理，待這些結(jié)晶大

28、量生成后，按照加工固液混合物的方法進(jìn)行加工下面看重介紹以取得產(chǎn)物為目的固液分離方法及設(shè)備。(1)過濾與洗滌。過濾的基本原理是利用多孔的過濾介質(zhì)將懸浮液中的固體顆粒擋住，而讓液體通過，從而使液體與固體分離。對(duì)于以取得固體產(chǎn)物為目的的固液分離，常需在過濾結(jié)束后對(duì)濾餅進(jìn)行洗滌。洗滌是用水或其它溶劑沖洗濾餅，以使附著在濾渣顆粒表面的濾液和滯留在濾餅內(nèi)孔隙中的濾液溶到水或其它溶劑中而被帶走。經(jīng)加工后的雜質(zhì)含量亦大大減少，可以得到較純凈的固體產(chǎn)物。如果目的是為了取得濾液，則經(jīng)過洗滌可使存留在濾餅中的濾液得到回收，以得到更多的產(chǎn)品。洗滌液可與母液分開或合并處理。在滿足洗滌要求的前提下，洗滌用水或其它溶劑的用

29、量應(yīng)盡可能的少，一方面是為了節(jié)約用水量及動(dòng)力消耗；另一方面，若濾液還需蒸發(fā)濃縮時(shí)，過多的水勢(shì)必還要消耗大量的熱能。為減少洗滌水用量，應(yīng)改善洗滌水的均勻分布，并采用逆流洗滌法。(2)過濾設(shè)備。過濾設(shè)備種類很多，按過濾介質(zhì)的不同可分為粒狀介質(zhì)過濾器，織物介質(zhì)過濾器和微孔管過濾器；按照過濾推動(dòng)力的不同可分為重力過濾、真空過濾、加壓過濾和離心過濾；按照操作方式不同可分為問歇式和連續(xù)式兩類。問歇式過濾設(shè)備有雙底過濾器、葉濾機(jī)、壓濾機(jī)等；連續(xù)式過濾設(shè)備有轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)、圓盤真空過濾機(jī)、離心過濾機(jī)和長(zhǎng)網(wǎng)過濾機(jī)等。粒狀介質(zhì)過濾器。這種過濾器一般為圓形槽或方形池，底部有多孔假底，假底上鋪砂石作為過濾介質(zhì)。過濾可

30、在常壓下由重力作用進(jìn)行，亦可加壓進(jìn)行。過濾器間歇操作。雙底過濾器。它是一個(gè)具有雙層底的濾布介質(zhì)過濾器。上層由柵板或篩板做成假底，其上置以織物濾布。物料放入容器的上層，濾液通過濾布流到下部，濾渣停留在濾布上。雙底過濾器可利用濾液重力進(jìn)行過濾，亦可使容器下部減壓用真空過濾。將雙底過濾密封縮小并裝在管道上，即成為管道過濾器。葉濾機(jī)。葉濾機(jī)包括真空葉濾礬和加壓葉濾機(jī)兩種。真空葉濾機(jī)主要由若干組濾葉和數(shù)個(gè)錐底槽所組成，濾葉就是一個(gè)個(gè)小型袋式過濾器，由濾布袋和濾框組成。操作時(shí)，將濾葉浸入濾漿槽內(nèi)，這時(shí)濾框內(nèi)抽真空，濾液即通過濾布被吸人，而濾渣則留在濾布表面上形成濾餅。然后將帶有濾餅的濾葉放到洗滌槽中加水洗

31、滌，再將洗滌過的濾葉通空氣進(jìn)行干燥，在濾渣卸除槽中以反方向水流、空氣或蒸汽通入濾葉，以除去濾葉表面的濾餅，由螺旋輸送器將濾渣送出，這樣完成一個(gè)操作循環(huán)。加壓葉濾機(jī)有立式和臥式兩種：操作時(shí)，將濾漿充滿濾槽，然后加壓使濾液穿過濾布，由濾框經(jīng)導(dǎo)管排出，濾餅則留在濾葉上：濾餅積到一定厚度后，這組濾葉取出槽外，除去濾餅、加壓葉濾機(jī)拆裝麻煩，一般用于除去濾漿中含固體物較少的場(chǎng)合。在機(jī)殼的底部安裝螺旋輸送器，濾葉用旋轉(zhuǎn)的方式運(yùn)動(dòng)；可以做到不打開機(jī)殼，達(dá)到卸料的目的。葉濾機(jī)示意如圖413。壓濾機(jī)。壓濾機(jī)有廂式壓濾機(jī)和板框式壓濾機(jī)兩種，以板框式壓濾機(jī)應(yīng)用較多。板框壓濾機(jī)由許多順序交替安裝在機(jī)架上的濾板和濾框組成

32、。濾板和濾框利用螺旋壓緊裝置夾持在固定端板和可移動(dòng)端板之間，每塊濾板與濾框問夾有濾布。濾板表面周邊平整，在中間部分有構(gòu)槽與排液管相通。濾框?yàn)橹苓吰秸姆娇?，設(shè)有孔道可通入濾漿。濾板、濾布和濾框上方均有小孔，裝緊時(shí)可互相連接成為濾漿、洗滌水和濾液的孔道，各孔道終止在固定端板上。操作時(shí)，濾漿經(jīng)孔道進(jìn)入兩濾板和濾框組成的框室內(nèi)，濾液通過濾布由濾板的溝槽進(jìn)人排液管排出，濾渣則聚集在框室內(nèi)形成濾餅；待壓濾機(jī)中所有濾框被濾渣充滿后，可放松機(jī)頭螺旋，取出濾框，將濾餅除去。然后將濾框和濾布洗凈，重新裝合，準(zhǔn)備再一次過濾。若濾餅需洗滌時(shí)，可在濾餅充滿后通洗滌水進(jìn)行洗滌。板框式壓濾機(jī)推動(dòng)力大，易于操作，使用可靠。

33、其缺點(diǎn)是間斷操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，濾布磨損嚴(yán)重。轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)。如圖4一14和415所示。其主要部分為一表面有許多孔眼的回轉(zhuǎn)圓筒，轉(zhuǎn)筒周圍包有濾布或金屬濾網(wǎng)。轉(zhuǎn)筒置于濾漿槽內(nèi)，其下部浸入濾漿中，上半部仍露于槽外。濾漿槽內(nèi)設(shè)有攪拌器把濾漿攪拌均勻。操作時(shí)，浸在濾漿槽中的部分稱為過濾區(qū)，當(dāng)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)到此區(qū)時(shí)，轉(zhuǎn)筒內(nèi)部的扇形格子與真空相通，這樣濾液就通過轉(zhuǎn)筒上的濾布被吸人筒內(nèi)，經(jīng)濾液排出管排出。濾漿中的固體物質(zhì)則被阻留在濾布表面形成濾餅；當(dāng)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)到洗滌區(qū)時(shí)，設(shè)其上方的洗滌噴嘴將洗滌液噴到濾餅上，對(duì)濾餅進(jìn)行洗滌；濾餅進(jìn)入卸料區(qū)被刮刀刮下，用螺旋輸送器送走。轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)生產(chǎn)連續(xù)、生產(chǎn)能力大、適應(yīng)性強(qiáng)、管理簡(jiǎn)

34、單，但輔助設(shè)備復(fù)雜，成本較高，不適用于粘度大的濾漿。，圓盤真空過濾機(jī)。其主要部件為套在水平空心軸上的若干圓盤。每個(gè)圓盤上都有十余個(gè)互不相通的覆有濾布的扇形濾室，圓盤的下部浸入濾漿槽中。如圖4一16所示。操作時(shí)軸帶著圓盤在濾漿槽中緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，由于圓盤的濾室內(nèi)被抽成真空，濾液就通過濾布進(jìn)入圓盤的濾室中，并沿空心軸排出。濾渣則粘附在圓盤的濾布表面形成濾餅。這種過濾機(jī)的操作情況與轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)基本相同，但比轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，過濾面積大。其缺點(diǎn)是對(duì)濾渣洗滌困難，且濾渣不平整。微孔管過濾器。微孔管過濾器的微孔管用陶瓷、石英、玻璃等制成。若干微孔管裝在一塊有通道的鑄鐵板上，設(shè)在一密閉容器內(nèi)，組成微孔管過

35、濾器。操作時(shí)，濾漿進(jìn)入過濾器內(nèi)，濾液穿過管壁的微孔進(jìn)入管內(nèi)再匯集流出，濾渣被截留在管壁外，形成濾餅。然后經(jīng)洗滌、去餅等操作，完成一個(gè)操作循環(huán)。微孔管壁上的微孔需要定期清洗，以除去微孔中集存的小顆粒。微孔管耐腐蝕，特別適合于處理有強(qiáng)烈化學(xué)腐蝕性的濾漿。離心過濾機(jī)。離心過濾機(jī)也稱為離心機(jī)。其主要部件為轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)鼓裝在直立或水平軸上，轉(zhuǎn)鼓鼓面有孔，鼓壁內(nèi)表面設(shè)置濾布或?yàn)V網(wǎng)時(shí)離心機(jī)稱為離心過濾機(jī)。當(dāng)轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，其中濾漿產(chǎn)生很大的離心力，濾液通過濾布和鼓壁上的小孔迅速排出，濾渣則被阻留在濾布上，形成濾餅。轉(zhuǎn)鼓鼓壁無孔的離心機(jī)用來分離固液混合物時(shí)稱離心沉降機(jī)，用來分離乳濁液時(shí)稱為離心分離機(jī)。這里僅介紹兩

36、種常見的離心過濾機(jī)。離心過濾機(jī)分為間歇式和連續(xù)式兩類。圖4一17所示為一上部人工卸料的三足式離心過濾機(jī)。操作時(shí)，先將濾布鋪在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，向鼓內(nèi)加入濾漿，啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓將濾液甩干，經(jīng)洗滌后將濾餅用人工取出。三足式離心機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于操作，適合于小批量物料的過濾分離。缺點(diǎn)是其濾渣由人工卸出，是繁重的體力勞動(dòng)；軸承等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)鼓下方，檢修不方便，液體有可能漏人軸承使其受到腐蝕。為解決卸料問題，有許多形式的自動(dòng)卸料離心機(jī)問世，如振動(dòng)卸料離心機(jī)，見周418；臥式刮刀離心機(jī)，結(jié)構(gòu)示如圖419；虹吸刮刀卸料離心機(jī)，如圖420等。這類離心吼可連續(xù)操作，在加、卸料過程中均不需停車或降低轉(zhuǎn)速?？砂闯绦蜻M(jìn)行進(jìn)料、過濾、洗滌

37、、卸料等自動(dòng)操作，亦可手動(dòng)控制各過程的時(shí)間。其生產(chǎn)能力大，適于大批物料的過濾斗離?；S中常用的還有上懸式下部卸料的間歇離心機(jī)、往復(fù)卸料的連續(xù)式離心機(jī)和螺旋卸料連續(xù)式離心機(jī)。液液萃取(1)基本概念。液一液萃取是分離液體混合物的一種方法。它利用選定的溶劑選擇作把一種或幾種組分從混合物中分離出來。在萃取操作中，通?；旌弦褐斜惠腿〉奈镔|(zhì)稱為溶質(zhì)，其余部分為原溶劑，而加入的第三組分稱為溶劑或萃取劑。萃取劑應(yīng)對(duì)混合物中的溶質(zhì)有盡可能大的溶解度而與原溶劑一相溶或部分互溶。因此，當(dāng)溶劑和混合液混合后成為兩相，其中一個(gè)以萃取劑為主（有溶質(zhì))的稱為萃取相，另一個(gè)以原溶劑為主(有少量萃取劑和溶質(zhì))的稱為萃余相，將

38、萃取相中的溶劑去除后得到的液體稱為萃取液或溶質(zhì)，同樣，去除溶劑后的萃余相稱為萃余液。在萃取過程中，通過混合物中溶質(zhì)向溶劑的傳遞，使得混合物得以分離，故萃取屬于傳質(zhì)操作。液一液萃取的基本依據(jù)是溶質(zhì)在萃取相和萃余相中的不同分配，平衡時(shí)的分配是分析萃取過程的基礎(chǔ)。由于萃取劑的加入，產(chǎn)生更新的液相，溶質(zhì)重新在兩相中分配，現(xiàn)以A表示溶質(zhì)，B為原溶劑，在萃取相中A、B兩組分濃度之比yAyB必大于萃余相中A、B兩組分的濃度之比。通過萃取操作，可使原混合物中A、B兩組分得到某種程度的增濃或分離。所謂液一液萃取就是利用液體混合物各組分在溶劑中溶解度的差異而實(shí)現(xiàn)分離的方法。(2)萃取分離的應(yīng)用范圍。萃取和蒸餾都是

39、分離溶液中不同組分的方法。萃取與蒸餾相比，過程要復(fù)雜得多。萃取操作的費(fèi)用包括下列幾項(xiàng)：萃取設(shè)備的建造和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)；分離萃取液和回收萃取劑的設(shè)備的建造費(fèi)和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)；萃取劑的損耗。在大多數(shù)情況下，萃取操作比蒸餾操作費(fèi)用大。有時(shí)萃取劑還會(huì)污損產(chǎn)品。一般來說，能應(yīng)用蒸餾分離時(shí)，就不會(huì)采用萃取。但萃取在某些情況下比蒸餾更經(jīng)濟(jì)合理，這些情況可考慮采用萃取操作?；旌弦褐懈鹘M分的沸點(diǎn)相近，甚至互相重疊或者各組分的揮發(fā)能力大體相同。若采用蒸餾法分離時(shí)需要很多塊塔板或十分高的填料層，這樣設(shè)備費(fèi)就很高。此時(shí)若有適當(dāng)?shù)妮腿?，則可采用萃取操作?；旌弦菏呛惴形?，用普通蒸餾法不能進(jìn)行分離，需要采用恒沸蒸餾、萃取蒸餾或液體萃取等

40、方法進(jìn)行分離。這三種方法采用哪種，應(yīng)根據(jù)混合物料的具體情況進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后選用。例如丁酮與水形成共沸物，可以選用氯化鈣溶液為萃取劑作萃取分離。熱敏性混合液的分離。對(duì)于不耐熱的熱敏性物質(zhì)，若用蒸餾分離時(shí)，因?yàn)闇囟炔荒芨?，故真空度就要求高。從?jīng)濟(jì)上考慮，有時(shí)萃取比蒸餾便宜，這時(shí)就采用萃取分離。例如用-乙酸戊酯或乙酸丁酯為萃取劑從培養(yǎng)液中分離青霉素和四環(huán)素等，混合物中成分復(fù)雜，僅用蒸餾法不能分離出所需物質(zhì)者。如普魯卡因生產(chǎn)中需制取對(duì)氨基苯甲酸乙酯，反應(yīng)得到的產(chǎn)物中除含有對(duì)氨基苯甲酸乙酯外，還含有水、乙酸鈉、氧化鐵和鐵粉。這時(shí)可用二氯乙烷作萃取劑將對(duì)氨基苯甲酸乙酯萃取出來。沸點(diǎn)比水高的有機(jī)物從稀水溶

41、液中回收。因溶液很稀，用蒸餾法就要汽化大量水，耗費(fèi)大量熱能。這時(shí)先用適當(dāng)萃取劑進(jìn)行萃取使有機(jī)物增濃，然后再蒸餾，將萃取劑和有機(jī)物分開比較經(jīng)濟(jì)。例如，用乙酸乙酯或苯作萃取劑從稀乙酸水溶液中萃取乙酸。除以上情況外，萃取分離在石油工業(yè)、稀有金屬冶煉、廢水處理等方面有著較廣泛的應(yīng)用。(3)萃取劑的選擇。在萃取操作中，選用萃取劑應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)萃取劑的選擇性。選用的萃取劑應(yīng)該對(duì)被萃取組分的溶解能力大，而對(duì)物料中其余組分溶解能力小。這種萃取劑的選擇性就好，、選擇性越好，萃取劑用量越少。萃取劑的物理性質(zhì)。選用的萃取劑應(yīng)與原料液有較大的密度差并且有較大的表面張力，以利于萃取液和其余組分的分離?此外，還希望萃取劑

42、粘度小、凝固點(diǎn)低、不易燃及毒性小。萃取劑的化學(xué)性質(zhì)。選用的萃取劑應(yīng)該不與被處理的物料起化學(xué)反應(yīng)，并應(yīng)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性，在循環(huán)使用中不易變質(zhì)。此外，要求對(duì)設(shè)備的腐蝕性小。萃取劑回收的難易。萃取劑的回收在萃取操作中占有很重要的位置。一般萃取操作中萃取劑回收往往是消耗費(fèi)用最多的部分。因而希望萃取劑易于回收，要求回收設(shè)備簡(jiǎn)單及回收時(shí)消耗能量少。萃取劑的來源與價(jià)格。萃取劑的來源應(yīng)有保障，價(jià)格應(yīng)較低。否則雖具有其它良好的性能也往往不能采用。(4)萃取過程簡(jiǎn)介萃取過程。萃取操作的基本過程包括下列步驟：料液和萃取劑(溶劑)的混合接觸；萃取相和萃余相的分離；從兩相分別回收溶劑，并得到產(chǎn)品?；旌虾头?/p>

43、離均在一定的設(shè)備中進(jìn)行，為強(qiáng)化萃取操作，要求萃取設(shè)備能使溶劑與料液之間充分接觸，通常是使一相盡可能地分散在另一相中，以造成巨大的相界面，但又不能過度分散而乳化，形成很難分離的、穩(wěn)定的乳濁液。萃取操作中兩相分離不完全，往往是分離效果變差的重要原因。原料混合物和溶劑的接觸方式。在萃取操作中原料混合液和萃取劑的接觸方式可以分為兩類，即微分接觸和級(jí)式接觸。微分接觸。如圖42l所示的噴灑式萃取塔是一種典型的微分接觸式萃取設(shè)備，料液與溶劑中的較重者(稱為重相)自塔頂加入，較輕者(稱為輕相)從塔底加人。兩相中有一相(圖中所示為輕相)經(jīng)分布器分散成液滴，另一相保持連續(xù)。液滴在浮升或沉降過程中與連續(xù)相呈逆流接觸

44、，進(jìn)行物質(zhì)傳遞，最后輕、重相分別從塔頂和塔底排出。級(jí)式接觸。圖422為單級(jí)連續(xù)萃取裝置，它包括混合器和沉降槽兩個(gè)部分，常稱混合沉降器。料液和溶劑連續(xù)加入混合器，在攪拌漿的作用下，一相被分散成液滴并分布于另一相中，使兩者充分接觸。從混合器流出的兩相混合物的沉降器中分層，并分別排出。若采用多個(gè)混合沉降槽，可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)接觸，各級(jí)間可以作逆流或錯(cuò)流的安排。但逆流總是優(yōu)于其它流型，在溶劑用量相同時(shí)，逆流有最大的傳質(zhì)推動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)同樣分離要求下所需設(shè)備要求最小；反之，對(duì)指定的設(shè)備和分離要求下逆流所需的溶劑用量最小。(5)常用的萃取設(shè)備分類(6)設(shè)備舉例混合澄清槽。如圖423是一種典型的級(jí)式接觸設(shè)備，可以單級(jí)

45、使用，也可以多級(jí)按逆流、并流方式組合使用?；旌铣吻宀塾苫旌掀骱统吻宀蹆刹糠纸M成?；旌掀鲀?nèi)設(shè)有攪拌裝置，實(shí)際上就是一個(gè)攪拌釜，在攪拌作用下，容器內(nèi)互不相溶的液體混合物中的一相被破碎為大小不一的液滴分散在另一相中。在混合器內(nèi)兩相接觸表面較大，相之間傳質(zhì)速率較高，因此混合澄清槽的效率也較高。當(dāng)兩相離開混合器時(shí)，通?；旧线_(dá)到平衡狀態(tài)。攪拌器以采用渦輪式攪拌器為宜，葉輪應(yīng)小而轉(zhuǎn)速宜高。澄清槽的作用是將已接近平衡的兩相分離開來。兩相的分離過程包括液滴沉降(或浮升)及液滴的凝聚分層兩個(gè)步驟。液滴的沉降(或浮升)的根本原因是密度差，而液滴凝聚的推動(dòng)力則是界面張力。對(duì)液液系統(tǒng)，若兩相密度差和界面張力都很小，液

46、滴的移動(dòng)速度和凝聚速度就很小，即兩相分離所需的時(shí)間就很長(zhǎng)。為避免澄清槽尺寸過大，在混合槽內(nèi)分散相液滴不能太小，尤其要防止生成穩(wěn)定的乳化液，即便如此，要實(shí)現(xiàn)兩相的完全分離，所需的容積仍然很大。通常允許級(jí)間有少量的液滴夾帶，但不能過多，否則會(huì)降低傳質(zhì)效率。當(dāng)采用多級(jí)時(shí)，最后一級(jí)的澄清槽的尺寸可適當(dāng)加大，以實(shí)現(xiàn)完全的分離?；旌铣吻宀鄣闹饕獌?yōu)點(diǎn)是傳質(zhì)效率高，操作方便，能處理含有固體懸浮物的物料。但也有一些缺點(diǎn)，主要是：水平排列多級(jí)混合澄清槽，占地面積大；多級(jí)使用時(shí)每一級(jí)均設(shè)有攪拌裝置，流體在級(jí)間的流動(dòng)需用泵輸送，因而設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用較大。篩板萃取塔。篩板萃取塔是微分接觸萃取設(shè)備，它與氣液傳質(zhì)設(shè)備中所

47、用的篩扳塔相似。就總體而言，輕重兩相在塔內(nèi)作逆流流動(dòng)。如圖424所示，塔中設(shè)有一系列的篩板，塔下端引入的輕相經(jīng)篩板的篩孔分散后，在連續(xù)相(重相)中上升，到上層篩板下部集聚成一層輕液；由于重度差，輕相經(jīng)篩孔重新分散、上升再集聚：如此重復(fù)流至塔上端分層后引出；重相則由塔頂端引，經(jīng)溢流部分逐板下降成連續(xù)相，但不必沒置溢流堰。若將溢流板改為升液板，溢流郅分成為升液部分，就可以使輕相成為連續(xù)，重相則為分散相，以適應(yīng)不同的生產(chǎn)要求。篩板塔應(yīng)用于界面張力較低的系統(tǒng)可以達(dá)到較高的效率，但對(duì)界面張力高的系統(tǒng)，準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)有效的分散，效率很低。篩板萃取塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力大，對(duì)于界面張力較低的物系效率較高，在石油工業(yè)

48、中芎烴的萃取和潤(rùn)滑油精制中獲得廣泛的應(yīng)用。噴灑塔、噴淋塔。噴灑塔也是一種微分接觸式液液傳質(zhì)設(shè)備，由無任何內(nèi)件的圓形專體及液體引入和液體移出裝置組成，是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的設(shè)備，如圖425所示。噴灑塔在操時(shí)，輕、重液體分別由塔底和塔頂加入，并在密度差作用下呈逆流流動(dòng)。輕、重兩液體一液體為連續(xù)相充滿塔內(nèi)主要空間，而另一液體以液滴形式分散于連續(xù)相，從而使兩相觸傳質(zhì)。塔體兩端各有一個(gè)澄清室，以使液體兩相分離。在分散相出口端，液滴凝聚分：為提供足夠的停留時(shí)間，有時(shí)將該出口端的塔徑局部擴(kuò)大。圖中(a)是重相為分散相，b1是輕相為分散相。噴灑塔的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但塔內(nèi)傳質(zhì)的效果很差，一般不會(huì)超過12個(gè)理論級(jí)，所以，

49、目前在工業(yè)上很少應(yīng)用。填料塔。用于液液傳質(zhì)的填料塔結(jié)構(gòu)與氣液系統(tǒng)的填料塔基本相同，如圖426所示也是由圓形外殼及內(nèi)部填料所構(gòu)成。在氣液系統(tǒng)中所用的各種典型填料，如鮑爾環(huán)、拉西環(huán)、鞍形填料及其它各種新型填料對(duì)液液系統(tǒng)仍然適用。填料層通常用柵板或多孔板支承。為防止溝流現(xiàn)象，填料尺寸不應(yīng)大于塔徑的l10。分散相的液體必須直接引入填料層內(nèi)，通常應(yīng)深入填料層2550r，硼，否則，液滴容易在填料層人口處凝聚，使該處成為填料塔生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)。為避免分散相液體在填料表面大量粘附而凝聚，所用填料應(yīng)優(yōu)先被連續(xù)相的液體所潤(rùn)濕。因此填料塔內(nèi)液液兩相傳質(zhì)的表面積與填料表面積基本無關(guān)，傳質(zhì)表面是液滴的外表面。一般說，瓷質(zhì)

50、填料易被水潤(rùn)濕，而塑料填料則易被有機(jī)液體潤(rùn)濕，而金屬填料則需通過實(shí)驗(yàn)確定。填料層的存在減小了兩相流動(dòng)的自由截面，塔的通過能力下降。但和噴灑塔相比，填料層使連續(xù)相速度分布較為均勻，使液滴之問凝聚與分散的機(jī)會(huì)增多，并減少了兩相的軸向混合。這樣，填料塔的傳質(zhì)效果比噴灑塔有所提高，因此，所需的塔的高度可相應(yīng)降低。填料塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，特別適用于腐蝕性料液，但填料塔的效率仍然是比較低的。轉(zhuǎn)盤塔。轉(zhuǎn)盤萃取塔是一種具有外加能量的萃取塔，其結(jié)構(gòu)如圖427所示，在塔體內(nèi)壁設(shè)置一系列等間距的固定環(huán)，而在塔的中心軸上水平地裝有一組圓形轉(zhuǎn)盤，每一轉(zhuǎn)盤正好在位于兩個(gè)定環(huán)的中間，軸則由安裝在塔頂?shù)碾妱?dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，輕液

51、和和重液導(dǎo)人塔內(nèi)后不需要分布器，只是對(duì)于大直徑的塔要求以切向?qū)?，以避免破壞塔中的流型。轉(zhuǎn)盤塔的兩端有一個(gè)兩相分層的沉降區(qū)，在進(jìn)口與沉降區(qū)之問安裝一塊固定的格子板，使傳質(zhì)接觸區(qū)與沉降區(qū)分開。三、液體分離和精餾1概述分離液體混合物的典型單元操作是蒸餾。它利用混合液中各組分的揮發(fā)度差異，將液體部分汽化，蒸汽部分冷凝，使各組分得到分離。按照操作流程，可將蒸餾分成間歇蒸留和連續(xù)蒸餾兩種。按照蒸餾方式，可分成簡(jiǎn)單蒸餾、平衡蒸餾(閃蒸)、精餾和特殊蒸餾等。對(duì)較易分離的物系或分離要求不高時(shí)，可采用簡(jiǎn)單蒸餾或閃蒸；對(duì)較難分離的物系可采用精餾；對(duì)難以用普通精餾方法分離的物系可采用特殊精餾。2精餾普通蒸餾操作只能

52、部分地分離液體混合物，因其僅進(jìn)行一次部分汽化和冷凝過程。而精餾操作應(yīng)用回流手段，通過多次部分汽化和部分冷凝，可使各組分得到高純度分離。(1)連續(xù)精餾。圖429為連續(xù)精餾流程示意圖。原料液經(jīng)預(yù)熱器加熱到指定的溫度后，送入精餾塔的進(jìn)料板，其中汽相部分和塔下段(提餾段)上升的汽相混合進(jìn)入塔E段(精餾段)，與下降的液相(來源于回流液)接觸傳質(zhì)，難揮發(fā)組分從汽相傳到液相，液相中的易揮發(fā)組分進(jìn)入汽相，最終易揮發(fā)組分以極高的濃度進(jìn)人塔頂蒸汽。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器后被全部冷凝，將部分冷凝液用泵送回塔頂作為回流液體，其余部分經(jīng)冷卻器冷卻后被送出作為塔頂產(chǎn)品(餾出液)；原料中的液相部分和精餾段來的液相混合后，一起流

53、入提餾段，在提餾段中與上升的汽相(來源于重沸器)接觸傳質(zhì)，最終由重沸器排出的是增濃了的難揮發(fā)組分。一般來講，要對(duì)原料中的m個(gè)組分實(shí)現(xiàn)高純度分離，需要(m一1)個(gè)精餾塔系。，(2)間歇精餾。圖430為間歇精餾流程示意圖。首先將原料加入蒸餾釜中，加入量一般以加到蒸餾釜高度的三分之二或加到液位淹設(shè)加熱盤管為準(zhǔn)，然后用蒸汽將原料液加熱至沸騰。蒸餾釜既可起原料加熱器的作用，又起殘液貯槽的作用。由蒸餾釜產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入精餾塔，經(jīng)過多次汽化和冷凝之后的。蒸汽通過塔頂氣相管進(jìn)入冷凝器，冷凝液部分回流入塔內(nèi)，其余部分通過冷卻器冷卻至所需溫度，經(jīng)觀察罩流人餾出液貯槽。在間歇精餾過程中，由于原料液一次性加入釜內(nèi)，所以

54、釜內(nèi)液相中組分濃度隨時(shí)間變化，易揮發(fā)組分含量逐漸減少，難揮發(fā)組分含量逐漸升高。當(dāng)蒸餾釜中液體組分達(dá)到預(yù)定值時(shí)，即關(guān)閉塔頂餾出液的排出閥門，停止塔釜加熱，排出釜中的殘液，然后再將一批新的原料液加入釜中，重新開始精餾。3精餾塔(1)精餾塔類型精餾塔屬于兩相流體傳質(zhì)設(shè)備，其作用是使上升蒸汽與回流液體充分接觸，同時(shí)進(jìn)行多次部分汽化與部分冷凝，使氣液之間充分進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，達(dá)到分離組分的目的。精餾塔分為連續(xù)接觸式設(shè)備填料塔、，分級(jí)接觸式設(shè)備板式塔兩種類型。填料塔多用于減壓精餾或用于吸收操作，化工生產(chǎn)中絕大多數(shù)精餾操作都采用板式塔。常用的精餾板式塔由多層塔板架合而成。塔板的主要功能是為了使上升蒸汽與回流液充分接觸，保證氣液兩相之間能在良好的條件下進(jìn)行質(zhì)量與熱量傳遞。故各種塔板皆由液體溢流裝置和氣體分布裝置兩部分組成。溢流裝置一般都有溢流堰和降液管兩部分。溢流堰的作用是使液體在塔板上維持一定液層高度，使液體在塔板上滯留一定的時(shí)間。以保證氣液充分接觸。降液管有圓形和弓形兩種形式，主要作用是保證溢流的液體通暢地流入下層塔板。氣體分布裝置的作用是保證上升氣體均勻分散于塔板上的液層中，以l利于氣液兩相充分接觸。氣體分布裝置有泡罩、浮閥、篩孔