第三章分離與攪拌

1、第三章 分離與攪拌v概述v均相物系和非均相物系 v均相物系：物系內(nèi)部各處物料性質(zhì)均勻而物系內(nèi)部各處物料性質(zhì)均勻而不存在相界面的混合物系不存在相界面的混合物系。溶液以及各種氣體的混合物都是均相物系，它們的分離方法將在后面章節(jié)討論。v非均相物系：物系內(nèi)部有明顯的相界面存物系內(nèi)部有明顯的相界面存在而界面兩側(cè)物料的性質(zhì)不同的混合物系在而界面兩側(cè)物料的性質(zhì)不同的混合物系。非均相物系的分類非均相物系的分類 v1.按狀態(tài)分v液態(tài)非均相物系：固、液、氣分散在液相中。分：懸浮液(液固物系)：指液體中含有一部分固體顆粒乳濁液(液液物系)：指一種液體分散在與其不互溶的另一種液體中泡沫液(液氣物系)：指液體中含有氣泡

2、的物系v氣態(tài)非均相物系：固、液分散在氣相中。分：含塵氣體(氣固物系)：指氣體中含有固體顆粒含霧氣體(氣液物系)：指氣體中含有少量液滴 n2.按顆粒大小分粗懸浮系統(tǒng)：d100m懸浮系統(tǒng)：0.1md100m膠體系統(tǒng)：d0.1m連續(xù)相與分散相v分散相(分散物質(zhì))：處于分散狀態(tài)的物質(zhì)v連續(xù)相 (分散介質(zhì))：包圍著分散物質(zhì)而處于連續(xù)狀態(tài)的物質(zhì)包圍著分散物質(zhì)而處于連續(xù)狀態(tài)的物質(zhì)v由于非均相物系中連續(xù)相與分散相之間具有不同的物理性質(zhì)(如密度、粒子的大小與另一相分子尺寸等)，受到外力作用時運(yùn)動狀態(tài)就不同，因而可應(yīng)用機(jī)械方法將它們分開應(yīng)用機(jī)械方法將它們分開。v要實現(xiàn)這種分離，其方法是使分散物質(zhì)與分散介質(zhì)之間發(fā)生

3、方法是使分散物質(zhì)與分散介質(zhì)之間發(fā)生相對運(yùn)動相對運(yùn)動，所以非均相物系的分離操作也遵循流體流動的基本規(guī)律。v本章主要討論液固非均相物系和氣固非均相物系分離所依據(jù)的基本原理和設(shè)備，即顆粒相對于流體而運(yùn)動的沉降操作沉降操作和流體相對于固粒而運(yùn)動的過濾操作過濾操作。 非均相物系分離的目的非均相物系分離的目的 v1回收有用物質(zhì)v如從氣流干燥器排出尾氣中回收帶出的固體顆粒作為產(chǎn)品，或者從某些排泥中回收帶走的液體等。v2凈化物料v如除去渾液中的固相雜質(zhì)而使其成為清液，或者使壓縮后氣體中的油滴分離而凈化氣體等。v3環(huán)境保護(hù)的需要v象煙道氣的排放、廢液的排放都要求其含固量達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，以防止對大氣、河海等環(huán)境污染

4、。 非均相物系的分離方法v1.沉降：依據(jù)重力、離心力、慣性力，使分散相與連續(xù)相分離。據(jù)力的不同分：重力沉降離心沉降v2.過濾：借助壓力或離心力使混合物通過某介質(zhì)(固體)，使液相與固相截留于介質(zhì)兩側(cè)而達(dá)到分離的目的。主要用于分離液態(tài)非均相物系。v3.氣體濕法凈制：讓含塵氣體通過水或其它液體中，使顆粒溶于液體中或潤濕顆粒，而使顆粒粘在一起，通過重力沉降分離。v4.電子除塵：使含有懸浮塵?；蜢F滴的氣體通過金屬電極間的高壓直流靜電場，氣體電離產(chǎn)生離子附著于懸浮塵?；蜢F滴上而使之荷電。荷電的塵粒、霧滴在電場力的作用下至電極后發(fā)生中和而恢復(fù)中性從而達(dá)到分離。第一節(jié)第一節(jié) 沉降沉降前言前言 固體顆粒在重力場

5、離心力場中因場效應(yīng)而沉降。在制藥生產(chǎn)中，兩種形式都存在，如中藥提取液的離心分離和靜置沉淀。沉降分離是不徹底的分離。 互不相溶重液與輕液適用沉降分離法。1.重力沉降1.1沉降速度1.1.11.1.1受力分析受力分析 顆粒與流體在力場中作相對運(yùn)動時，受到三個力的作用：重力F、浮力Fb、阻力Fd 。 對于一定的顆粒和流體，重力F、浮力Fb一定，但阻力Fd卻隨著顆粒運(yùn)動速度而變化。當(dāng)顆粒運(yùn)動速度u等于某一數(shù)值后達(dá)到勻速運(yùn)動，這時顆粒所受的諸力之和為零。 1.1.2 1.1.2 球形顆粒的自由沉降速度球形顆粒的自由沉降速度 自由沉降：自由沉降： 顆粒在重力沉降過程中不受周圍顆粒和器壁影響的沉降。 干擾沉

6、降：干擾沉降： 固體顆粒在沉降過程中，因顆粒之間的相互影響而使顆粒不能正常沉降的過程。 0bdFFFF 球形顆粒在靜止流體中沉降時，顆粒受到的作用力有重力、浮力和阻力 當(dāng)合力為零時，顆粒相對于流體的運(yùn)動速度稱為沉降速度，又稱為“終端速度。終端速度計算式：其中 是顆粒沉降時的阻力系數(shù)。并且是顆粒對流體作相對運(yùn)動時的雷諾數(shù)Re的函數(shù)。 與Re的關(guān)系可由實驗測定，球形顆粒（s=1）的沉降速度曲線分為三個區(qū)域，即：43stgdu（1） （ 10-4 Ret1） （2） （1 Ret 103 ） （3） （ 103Ret 100)時，器壁的影響可忽略。否則需考慮。v5.顆粒形狀的影響v顆粒在流體中沉降時

7、，所受到的阻力除與運(yùn)動Re有關(guān)外，還與其形狀有關(guān)。在體積相同時因圓球的表面積最小，故圓球下沉?xí)r受到的阻力最小。通常s（球形度，顆粒形狀與球形差異程度）愈小，受到阻力愈大。 1.3 重力沉降設(shè)備v重力沉降是最簡單的沉降分離方法，它既可用于分離氣固非均相物系，也可用于分離液固非均相物系；既可用于將混合物系中的顆粒與流體分開，也可用來使不同大小或密度不同的顆粒分開。依據(jù)重力沉降原理進(jìn)行操作的裝置稱為重力沉降設(shè)備。1.降塵室利用重力沉降從氣流中分離出塵粒的設(shè)備稱為降塵室，常見的如圖所示。操作原理：含塵氣體進(jìn)入降塵室后，因流動截面積的擴(kuò)大而使顆粒與氣體間產(chǎn)生相對運(yùn)動，顆粒向室底作沉降運(yùn)動。只要在氣流通過

8、降塵室的時間內(nèi)顆粒能夠降至室底，塵粒便可從氣流中分離出來。 v沉降速度ut應(yīng)按需要分離下來的最小顆粒計算；v氣流速度u不應(yīng)太高，以免干擾顆粒的沉降或把已經(jīng)沉降下來的顆粒重新卷起。為此，應(yīng)保證氣體流動的雷諾準(zhǔn)數(shù)處于滯流范圍之內(nèi)；v降塵室結(jié)構(gòu)簡單，流動阻力小，但體積龐大，分離效率低，通常僅適用于分離直徑大于50m的顆粒，用于過程的預(yù)除塵。v多層降塵室雖能分離細(xì)小的顆粒，并節(jié)省地面，但出灰麻煩。 2.沉降槽 v利用重力沉降從懸浮液中分離固相的設(shè)備稱為沉降槽，它可從懸浮液中分出清液而得到稠厚的沉渣，又稱為增稠器。按操作方式分為間歇式和連續(xù)式，一般化工生產(chǎn)中均采用連續(xù)沉降槽。(1)連續(xù)沉降槽的構(gòu)造與操作

9、連續(xù)沉降槽是底部略成錐狀的大直徑淺槽，如圖。懸浮液經(jīng)中央進(jìn)料管送到液面以下0.31.0m處，分散到槽的整個橫截面上。因截面積的擴(kuò)大顆粒下沉，清液向上流動，經(jīng)由槽頂四周設(shè)置的溢流堰排出，沉到槽底的沉渣由緩緩轉(zhuǎn)動的耙撥向底部中心的排渣口排出。連續(xù)沉降槽的操作屬于穩(wěn)定操作狀態(tài)，上部為清液區(qū)，下部為增稠區(qū)，增稠區(qū)內(nèi)顆粒的濃度自上而下逐步增高，而且各部位區(qū)內(nèi)的粒子濃度、沉降速度等不隨時間而變化。(2)特性特性v連續(xù)沉降槽直徑大，大者可達(dá)百米以上，高度為24米。為節(jié)省占地面積，有時將數(shù)個沉降槽疊在一起構(gòu)成多層沉降槽，共用一根共同的軸帶動各槽的耙。耙的轉(zhuǎn)速很低，一般在0.11rpm之內(nèi)，以防將已沉積的固粒重

10、新攪起。v連續(xù)沉降槽適于處理量大而顆粒濃度不高的懸浮液，對于顆粒細(xì)微的料漿，常需加入高分子量的絮凝劑，使細(xì)粒之間發(fā)生凝聚而促進(jìn)沉降作用，以提高其生產(chǎn)能力和得到符合要求的清液，其底部排出的沉渣還含有約50%的液體。2 離心沉降 v依靠慣性離心力的作用而進(jìn)行的沉降過程稱為離心沉降。對于兩相密度差較小兩相密度差較小，顆粒粒度較細(xì)粒度較細(xì)的非均相物系，用重力沉降很難進(jìn)行分離甚至完全不能分離時，改用離心沉降則可大大提高沉降速度，且可縮小設(shè)備尺寸。v離心沉降是利用沉降設(shè)備使流體和顆粒一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，在離心力的作用下，由于顆粒密度大于流體密度，將使顆粒沿徑向與流體產(chǎn)生相對運(yùn)動，從而實現(xiàn)分離。在高速旋轉(zhuǎn)的過程

11、中，顆粒受到的離心力比重力大得多，且可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，因而其分離效果好于重力沉降。 2.1 離心沉降速度 v流體作圓周運(yùn)動時，使其方向不斷改變的力稱為向心力。而顆粒的慣性卻促使它脫離圓周軌道而沿切線方向飛出，這種慣性力稱為離心力。當(dāng)顆粒在距中心R處旋轉(zhuǎn)時，其切向速度uT，徑向速度ur 。受力分析：FFCFduTurR方向向內(nèi)阻力：方向向內(nèi)向心力：方向向外離心力：2ud4FRud6FRud6RumF2r2d2T3C2TS32T在穩(wěn)定運(yùn)動中，作用力與阻力達(dá)到平衡，顆粒與流體的相對運(yùn)動速度ur達(dá)到恒定，即： 02ud4Ru)(d62r22TS3Ru3)(d4u2TSr離心沉降速度vut是常量，ur

12、隨uT和R變化，是變量。v2.離心沉降所處理的非均相物系中固粒直徑通常很小，沉降一般在滯流區(qū)進(jìn)行，故其沉降速度可表示為： Ru3)(d4ug3)(d4u. 12TSrSt離心沉降速度：重力沉降速度：3.分離因數(shù)：同一顆粒在同種介質(zhì)中的離心沉降速度與重力沉降速度的比值，以Kc表示： gRuuuK2TtrCKc值一般在102105之間，其大小反映了離心沉降設(shè)備的效能為重力沉降設(shè)備的倍數(shù)，是離心分離設(shè)備性能的一項重要指標(biāo)。 2.2 旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)與操作原理v構(gòu)造：構(gòu)造：進(jìn)氣管、上筒體、下錐體和中央升氣管等 顆粒在隨氣流旋轉(zhuǎn)過程中，受到的離心力大，故逐漸向筒壁運(yùn)動，到達(dá)筒壁后沿壁面落下，自錐體排出進(jìn)

13、入灰斗。凈化后的氣流在中心軸附近范圍內(nèi)由下而上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，最后經(jīng)頂部排氣管排出。 通常，將下行的螺旋形氣流稱為外旋流，上行的螺旋形氣流稱為內(nèi)旋流。內(nèi)、外旋流的旋轉(zhuǎn)方向相同。外旋流的上部是主要外旋流的上部是主要除塵區(qū)。除塵區(qū)。操作原理：操作原理：含塵氣體由進(jìn)氣管進(jìn)入旋風(fēng)分離器后，沿圓筒的切線方向，自上而下作圓周運(yùn)動。分離效率 v分離效率是衡量旋風(fēng)分離器操作效果的參數(shù)，可用總效率和分效率表示。 v總效率0： 進(jìn)入旋風(fēng)分離器的全部粉塵中被分離下來的質(zhì)量百分率，即： %100CCC1210式中：C1、C2旋風(fēng)分離器進(jìn)口、出口氣體中的含塵濃度，g/m3。總效率是工程上最常用的，也是最易于測定的分離效率。

14、其缺點(diǎn)是不能表明旋風(fēng)分離器對各種尺寸粒子的不同分離效果。v影響旋風(fēng)分離器性能的因素中，物系條件及操作條件是主要的。v顆粒密度大、粒徑大、進(jìn)口氣速高及粉塵濃度高，均有利于分離。v但氣速過高，易使湍流加劇，不利于分離，且增加壓強(qiáng)降，故進(jìn)口氣速在1025m/s范圍內(nèi)為宜。v粒徑大，對器壁的磨損較嚴(yán)重，使旋風(fēng)分離器的使用壽命減少，故分離粒徑在5200m為宜。2.3 旋液分離器v用于分離懸浮液。v懸浮液在旋液分離器中被分為頂部溢流和底部底流兩部分，由于液體的密度和粘度大，顆粒的沉降分離比較困難，因而一般底流中含有大量液體，溢流中往往也帶有部分顆粒。旋液分離器既可用于懸浮液的增稠或分級，也可用于乳濁液的分

15、離。v與旋風(fēng)分離器相比，旋液分離器的特點(diǎn)是(1)形狀細(xì)長，直徑小，圓錐部分長，以利于顆粒的分離；(2)中心經(jīng)常有一個處于負(fù)壓的氣柱，有利于提高分離效果。旋液分離器中顆粒沿壁面高速運(yùn)動，磨損嚴(yán)重，一般采用耐磨材料制造。 第二節(jié) 過濾v過濾：利用重力或壓差使懸浮液通過多孔性過濾介質(zhì)，將固體顆粒截留，從而實現(xiàn)固-液分離的單元操作。v過濾是分離懸浮液最普遍和最有效的單元操作之一。與沉降相比，過濾可使懸浮液的分離更迅速更徹底，特別是對于粒徑很小，很難分離的懸浮液，沉降方法均難實現(xiàn)，這時需采用過濾操作。v 制藥生產(chǎn)中有多種過濾過程，如中藥提取液中有效成分與多糖及其他無效成分的分離，發(fā)酵液的預(yù)處理，液體制劑

16、去除熱源等單元操作都是過濾過程。 濾餅過濾濾餅過濾深層過濾深層過濾架橋現(xiàn)象架橋現(xiàn)象當(dāng)顆粒尺寸比過濾介質(zhì)孔徑小時，過濾開始會有部分顆粒進(jìn)入過濾介質(zhì)孔道里，迅速發(fā)生“架橋現(xiàn)象”。 過濾操作的基本概念過濾方式-深層過濾 (deep bed filtration)(自來水凈化用的砂層)、濾餅過濾(cake filtration)(過濾介質(zhì)與濾餅層) 過濾操作所處理的懸浮液稱為濾漿或料漿所用的多孔性介質(zhì)稱為過濾介質(zhì)通過過濾介質(zhì)的液體稱為濾液被截留下來的顆粒層稱為濾餅或濾渣 實現(xiàn)過濾操作的外力有重力，壓強(qiáng)差或慣性離心力，在化工生產(chǎn)中應(yīng)用最多的是過濾介質(zhì)上、下游兩側(cè)的壓強(qiáng)差。過濾介質(zhì)：作用是使清液通過，截留

17、和支承濾餅。對其要求是：1.具有多孔性，孔道大小合適；2.具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和盡可能小的流動阻力；3.具有相應(yīng)的耐腐蝕性、耐熱性、抗老化性等。v工業(yè)上常用的過濾介質(zhì)種類主要有：v(1)織物介質(zhì)(濾布)：由棉、毛、絲、麻等天然纖維或尼綸、聚氯乙烯纖維等合成纖維及玻璃絲、金屬絲(Cu、Ni、不銹鋼)等材料制成的網(wǎng)。被截留的最小顆粒直徑565m，應(yīng)用最廣；v(2)粒狀介質(zhì)(粒狀介質(zhì))：由細(xì)而硬的粒狀物質(zhì)(砂、木碳、硅藻土、石綿、纖維球、碎石等)堆積而成。用于深床過濾v(3)多孔固體介質(zhì)：多孔陶瓷、多孔塑料等具有細(xì)微孔道固體材料。被截留的最小顆粒直徑13m，適于處理含量少、顆粒小的腐蝕性懸浮液或其它特

18、殊場合。 濾餅的壓縮性和助濾劑v由懸浮液中被截留下來的顆粒累積而成的床層，隨過濾進(jìn)行而增厚，根據(jù)其變形情況分為：v不可壓縮濾餅：當(dāng)濾餅厚度增加或壓強(qiáng)差增大時，顆粒的形狀和顆粒間的空隙不發(fā)生明顯變化，故單位濾餅層厚度的流體阻力基本恒定。v可壓縮濾餅：當(dāng)濾餅厚度增加或過濾壓強(qiáng)差增大時，顆粒的形狀和顆粒間空隙發(fā)生明顯變化，單位濾餅層厚度的流體阻力不斷增大。v濾餅的壓縮性用壓縮性指數(shù)s衡量，其值在01之間。通過實驗測定。vS=0：不可壓縮濾餅，無壓縮性vS=01：可壓縮濾餅，s愈大，壓縮性愈強(qiáng) v為了克服可壓縮濾餅被壓縮后難于進(jìn)行過濾，可在其中加入一種質(zhì)地堅硬的固體顆?；蝾A(yù)涂于過濾介質(zhì)上，以形成稀松的

19、餅層，以改變?yōu)V餅結(jié)構(gòu)，提高剛性，減少阻力。v這種預(yù)涂或預(yù)混的粒狀物質(zhì)稱為助濾劑。對助濾劑的要求：v應(yīng)是能形成多孔餅層的剛性顆粒v具有化學(xué)穩(wěn)定性和不溶于液相中v過濾操作的壓強(qiáng)差范圍內(nèi)，具有不可壓縮性v常用作助濾劑的物質(zhì)有：v硅藻土：單細(xì)胞水生植物的沉積化石，經(jīng)過干燥或焙燒，含85以上的SiO2v珍珠巖：將一種玻璃狀的火山巖熔融后傾入水中，得到中空的小球，再打碎而成v其它：炭粉、石綿粉、紙漿粉等v過濾推動力：過濾介質(zhì)兩側(cè)的壓力差。v過濾速率：單位時間內(nèi)通過的濾液體積。v過濾方式分類：過濾方式分類：常壓過濾、加壓過濾、減壓過濾、離心過濾。v過濾基本方程式過濾基本方程式過濾基本方程式表示過濾過程中某一

20、瞬間的過濾速率與各有關(guān)因素的相互關(guān)系。對于不可壓縮性濾餅有如下計算式：2edVApdtrVV 33e過濾基本方程式 式中 V濾液體積m ；V 過濾介質(zhì)的當(dāng)量體積或稱虛擬體積m ； 濾餅體積與濾液體積之比； r濾餅比阻； 粘度。恒壓過濾基本方程式恒壓過濾基本方程式 恒壓過濾：是指過濾操作的總壓差恒定。特點(diǎn)是隨著過濾時間的延長，濾餅厚度增大，過濾阻力增加，過濾速率降低。 根據(jù)過濾基本方程式可推導(dǎo)出其計算式： 式中k是過濾常數(shù)，t是過濾時間。 3.3.過濾常數(shù)過濾常數(shù)k k的測定的測定： 過濾常數(shù)一般在恒壓條件下測定。 在已知過濾面積的過濾設(shè)備上，用待測懸浮液在恒壓條件下實驗測定。 22222eee

21、VVVkA tqq qktVA32e 式中： q q是單位面積上得到的濾液量，m /m 。 21eqtqqkk過濾機(jī)械板框壓濾機(jī) 1.結(jié)構(gòu)：具凹凸溝槽的濾板、濾框、壓緊裝置。 2.操作過程： 裝機(jī)、過濾、洗滌、卸渣和整理。 3.生產(chǎn)能力：3600VTVT3板框壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力 Q其中是一個操作周期內(nèi)所獲得的濾液體積m是一個操作周期總時間，單位s.轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī) 結(jié)構(gòu)：濾漿槽、藍(lán)式轉(zhuǎn)鼓、分配頭、刮刀。 原理：轉(zhuǎn)鼓外壁覆蓋有金屬絲網(wǎng)，網(wǎng)上覆蓋有濾布等過濾介質(zhì)。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部區(qū)域分了18個獨(dú)立的扇形區(qū)，各有不同的操作功能。 過濾區(qū)：真空抽氣裝置把液體吸進(jìn)轉(zhuǎn)鼓，濾餅留在濾布上。 吸干區(qū)：吸干濾布上的液體。

22、洗滌區(qū)：洗滌濾布上的濾餅。 吹松區(qū)：鼓風(fēng)把濾餅從濾布上吹松，利于刮刀刮落。 濾布復(fù)原區(qū)：壓縮空氣或蒸汽吹吸干凈濾布。 適用范圍：顆粒不太細(xì)粘性不太大的液體。不使用于高溫液體。轉(zhuǎn)動盤轉(zhuǎn)動盤固定盤固定盤14 吸干區(qū)吸干區(qū) g 通道通道15 不工作區(qū)不工作區(qū) 沒有通道沒有通道1617 吹松及卸料區(qū)吹松及卸料區(qū) h 通道通道 18 不工作區(qū)不工作區(qū)17 過濾區(qū)過濾區(qū) f 通道通道810 吸干區(qū)吸干區(qū) f 通道通道11 不工作區(qū)不工作區(qū) 沒有通道沒有通道1213 洗滌區(qū)洗滌區(qū) g通道通道操作：v藉分配頭的作用，轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周時各小室可依次進(jìn)行過濾、洗滌、吸干、吹松、卸渣等項操作，而整個轉(zhuǎn)筒上在任何時候都在

23、不同的部位同時進(jìn)行過濾、洗滌、吸干、卸渣的操作。固定盤上的三個圓弧凹槽之間留有一定距離，以防轉(zhuǎn)筒上操作區(qū)域過渡時互相串通，刮刀固定在濾漿槽之上，與濾布相貼。 v特性：過濾面積一般為540m2，轉(zhuǎn)筒浸沒部分占總面積的3040%，轉(zhuǎn)速可調(diào)通常在0.13rpm，濾餅厚度在1040mm之間，含水量1030%。v特點(diǎn)：v連續(xù)自動操作，節(jié)省人力，生產(chǎn)能力大，適用處理量大、易過濾懸浮液的分離v附屬設(shè)備多，投資費(fèi)用高，過濾面積小，推動力有限，濾漿溫度不能過高，洗滌不夠充分，對濾漿的適應(yīng)能力差，不適于難過濾的物系。 加壓葉濾機(jī) v構(gòu)造：加壓葉濾機(jī)是由若干不同寬度的長方形濾葉組裝而成，濾葉由金屬多孔板或金屬網(wǎng)制成

24、，內(nèi)部v具有空間，外部覆蓋濾布，濾葉組裝完畢后放入密閉圓筒內(nèi)，見圖。 v過濾：將濾漿用泵送入圓筒內(nèi)，濾液穿過濾布進(jìn)入濾葉中心空間，匯集至總管后排出；顆粒則沉積在濾布上形成濾餅，當(dāng)積到一定厚度時停止進(jìn)料過濾結(jié)束，濾餅厚度為535mm，視情況而定。 v洗滌：過濾完畢放盡筒內(nèi)殘存濾漿通入洗水，洗滌方法與過濾完全相同，稱為置換洗滌法：v洗滌路徑與過濾終了路徑相同v洗滌面積與過濾終了面積相同v洗滌后可用壓縮空氣反吹濾餅，然后打開圓筒上蓋，抽出濾葉經(jīng)旋轉(zhuǎn)卸出濾餅，清洗后重新裝入圓筒中進(jìn)行下一循環(huán)操作，因此亦為間歇過濾機(jī)。v特點(diǎn)：設(shè)備緊湊，密閉操作，過濾洗滌效果好。過濾面積小，濾布損壞更換費(fèi)時。 提高過濾生

25、產(chǎn)能力的措施v助濾劑：改變?yōu)V餅結(jié)構(gòu)，使之較為疏松且不被壓縮，則可提高過濾與洗滌速率。助濾劑多為剛性較好的多孔性粒狀或纖維狀材料，如常用的硅藻土、膨脹珍珠巖、纖維素等v絮凝劑：使分散的細(xì)顆粒凝聚成團(tuán)從而更容易過濾。絮凝劑有聚合電解質(zhì)類的如明膠、聚丙烯酰胺等，其長鏈高分子結(jié)構(gòu)為固體顆粒架橋而成絮團(tuán)；也有無機(jī)電解質(zhì)類的絮凝劑，其作用為破壞顆粒表面的雙電層結(jié)構(gòu)使顆粒依靠范德華力而聚并成團(tuán)v流動或機(jī)械攪動：限制濾餅厚度的增長，或者借用離心力使濾餅在帶錐度的轉(zhuǎn)鼓中自動移動等動態(tài)過濾技術(shù)，也可以有效地提高過濾速率增大過濾面積、提高轉(zhuǎn)速、縮短輔助操作時間、改善過濾特性以提高過濾和洗滌速率。第三節(jié) 離心分離v離

26、心機(jī)是利用慣性離心力分離液態(tài)非均相混合物的機(jī)械，與旋液分離器的主要區(qū)別在于離心力是由設(shè)備（轉(zhuǎn)鼓）本身旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的。由于離心機(jī)可產(chǎn)生很大的離心力，故可用來分離用一般方法難于分離的懸浮液或乳濁液。v根據(jù)分離方式，離心機(jī)可分為過濾式、沉降式和分離式三種基本類型。v常速離心機(jī) Kc3000（一般為6001200）v高速離心機(jī) Kc=300050000v超速離心機(jī) Kc50000 三足離心機(jī) 制藥生產(chǎn)中廣泛使用三足過濾離心機(jī)。原理：轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁開有小孔，并在其上覆蓋濾布，濾液穿過濾布而濾渣殘留在轉(zhuǎn)鼓中，當(dāng)濾渣積累到一定兩后停機(jī)，從上或下卸出。 操作注意事項：啟動前要蓋緊蓋子，完全停止運(yùn)轉(zhuǎn)后才能卸渣。v刮刀卸

27、料式離心機(jī) 刮刀卸料式離心式1進(jìn)料管；2轉(zhuǎn)鼓；3濾網(wǎng)；4外殼；5濾餅v活塞往復(fù)式卸料離心機(jī)活塞往復(fù)式卸料離心機(jī)1原料液；2洗滌液；3脫液固體；4洗出液；5濾液 v管式高速離心機(jī) v碟式離心機(jī)v轉(zhuǎn)鼓內(nèi)裝有一疊隨轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)的倒錐形碟片，碟片間留有很小的間隙，為0.51.5mm。 1乳濁液入口；2倒錐體盤；3重液出口；4輕液出口；5隔板 攪拌目的攪拌目的 使物料混和均勻使物料混和均勻, ,強(qiáng)化傳熱和傳質(zhì)。強(qiáng)化傳熱和傳質(zhì)。 包括均相液體混合；液包括均相液體混合；液- -液分散；氣液分散；氣- -液分散；固液分散；固- -液分散；結(jié)液分散；結(jié)晶；固體溶解；強(qiáng)化傳熱等晶；固體溶解；強(qiáng)化傳熱等攪拌液體的流動模

28、型攪拌液體的流動模型 液體在設(shè)備范圍內(nèi)作循環(huán)流動的途徑稱作液體的液體在設(shè)備范圍內(nèi)作循環(huán)流動的途徑稱作液體的“流動模流動模型型”，簡稱，簡稱“流型流型”。 (a)(a)軸向流軸向流 (b)(b)徑向流徑向流 (c)(c)切線流切線流 打漩現(xiàn)象打漩現(xiàn)象 第四節(jié) 液體攪拌v按混合尺度的大小混合可分為兩種類型：宏觀混合：設(shè)備尺度上的混合微觀混合：物料微團(tuán)尺度上的混合v混合的機(jī)理v總體流動：攪拌器旋轉(zhuǎn)時使釜內(nèi)液體產(chǎn)生一定途徑的循環(huán)流動v設(shè)備尺度上的宏觀均勻v高速旋轉(zhuǎn)的旋渦與液體微團(tuán)產(chǎn)生相對運(yùn)動和剪切力v更小尺度上的均勻v分子擴(kuò)散v微團(tuán)最終消失v微觀均勻 攪拌器強(qiáng)化的措施控制回流液的速度和方向抑制打旋現(xiàn)象

29、提高轉(zhuǎn)速偏心式攪拌傾斜式攪拌偏心水平攪拌破壞循環(huán)回路對稱性在攪拌槽內(nèi)安裝擋板打旋現(xiàn)象偏心式攪拌傾斜式攪拌在攪拌槽內(nèi)安裝擋板偏心水平攪拌q加設(shè)導(dǎo)流筒螺旋式 渦輪式常用攪拌器的型式、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) 在制藥工業(yè)中常用的攪拌裝置是在制藥工業(yè)中常用的攪拌裝置是機(jī)械攪拌裝置機(jī)械攪拌裝置，典型的機(jī)械攪拌，典型的機(jī)械攪拌裝置包括裝置包括1 1、攪拌器：包括旋轉(zhuǎn)的軸和裝在軸上的葉輪；、攪拌器：包括旋轉(zhuǎn)的軸和裝在軸上的葉輪；2 2、輔助部件和附件：包括密封裝置、減速箱、攪拌電機(jī)、支架、輔助部件和附件：包括密封裝置、減速箱、攪拌電機(jī)、支架、擋板和導(dǎo)流筒等。擋板和導(dǎo)流筒等。攪拌器是實現(xiàn)攪拌操作的主要部件，其主要的組成部分

30、是葉輪，它攪拌器是實現(xiàn)攪拌操作的主要部件，其主要的組成部分是葉輪，它隨旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動將機(jī)械能施加給液體，并促使液體運(yùn)動。隨旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動將機(jī)械能施加給液體，并促使液體運(yùn)動。常用攪拌器可分為以下兩類：常用攪拌器可分為以下兩類：(1)小葉片高速攪拌器小葉片高速攪拌器 其特點(diǎn)是葉片面積小、轉(zhuǎn)速高。主要包括旋槳式其特點(diǎn)是葉片面積小、轉(zhuǎn)速高。主要包括旋槳式攪拌器和渦輪式攪拌器，適用于液缽粘度較低的場合；攪拌器和渦輪式攪拌器，適用于液缽粘度較低的場合；(2)大葉片低速攪拌器大葉片低速攪拌器 其特點(diǎn)是葉片面積大、轉(zhuǎn)速低。主要包括槳式攪其特點(diǎn)是葉片面積大、轉(zhuǎn)速低。主要包括槳式攪拌器、錨式攪拌器、框式攪拌器及螺帶式攪拌

31、器，適用于液體粘度較高的拌器、錨式攪拌器、框式攪拌器及螺帶式攪拌器，適用于液體粘度較高的場合。場合。一、旋槳式攪拌器一、旋槳式攪拌器旋槳式攪拌器實質(zhì)上是一種沒有外殼的軸流泵，其結(jié)構(gòu)簡單、安裝容易、旋槳式攪拌器實質(zhì)上是一種沒有外殼的軸流泵，其結(jié)構(gòu)簡單、安裝容易、葉輪的直徑比槳式攪拌器小，轉(zhuǎn)速高，葉片端部的圓周速度一般為葉輪的直徑比槳式攪拌器小，轉(zhuǎn)速高，葉片端部的圓周速度一般為5 515m15ms s，最高速度可達(dá)，最高速度可達(dá)25m25ms s左右。左右。液體在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪作用下作軸向和徑向運(yùn)動，當(dāng)液體離開旋槳后作液體在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪作用下作軸向和徑向運(yùn)動，當(dāng)液體離開旋槳后作螺旋線運(yùn)動。由于軸

32、向分速度的作用，液體沿軸向下流動，當(dāng)流至槽底螺旋線運(yùn)動。由于軸向分速度的作用，液體沿軸向下流動，當(dāng)流至槽底時再沿槽壁折回、返入旋槳入口，形成一種循環(huán)總體流動，另一方面，時再沿槽壁折回、返入旋槳入口，形成一種循環(huán)總體流動，另一方面，切向分速度使離開槳葉的液體帶動容器內(nèi)整個液體作圓周運(yùn)動。攪拌器切向分速度使離開槳葉的液體帶動容器內(nèi)整個液體作圓周運(yùn)動。攪拌器內(nèi)的圓周運(yùn)動對混合是不利的，這種圓周運(yùn)動使槽內(nèi)中心處液面下凹，內(nèi)的圓周運(yùn)動對混合是不利的，這種圓周運(yùn)動使槽內(nèi)中心處液面下凹，減少了攪拌槽內(nèi)的有效容積，下凹嚴(yán)重時槳葉的中心將會吸入空氣，破減少了攪拌槽內(nèi)的有效容積，下凹嚴(yán)重時槳葉的中心將會吸入空氣，

33、破壞攪拌操作。若液體中含有固體顆粒時，圓周運(yùn)動還會將顆粒甩向槽壁，壞攪拌操作。若液體中含有固體顆粒時，圓周運(yùn)動還會將顆粒甩向槽壁，并沉積到攪拌槽底部，起著與混合相反的作用，故應(yīng)設(shè)法抑制攪拌槽內(nèi)并沉積到攪拌槽底部，起著與混合相反的作用，故應(yīng)設(shè)法抑制攪拌槽內(nèi)的圓周運(yùn)動。的圓周運(yùn)動。由于旋槳式攪拌器具有循環(huán)量大、壓頭低的特點(diǎn)，因此對攪拌低粘度的由于旋槳式攪拌器具有循環(huán)量大、壓頭低的特點(diǎn)，因此對攪拌低粘度的大量液體具有良好的效果，適用于以宏觀均勻的場合，如互溶液體的混大量液體具有良好的效果，適用于以宏觀均勻的場合，如互溶液體的混合、攪拌槽的傳熱等。合、攪拌槽的傳熱等。二、渦輪式攪拌器二、渦輪式攪拌器渦

34、輪式攪拌器實質(zhì)上是一個不帶泵殼的離心泵。渦輪式攪拌器的渦輪式攪拌器實質(zhì)上是一個不帶泵殼的離心泵。渦輪式攪拌器的直徑一般為攪拌槽直徑的直徑一般為攪拌槽直徑的1/31/31/21/2，轉(zhuǎn)速較高，葉片端部的圓周速，轉(zhuǎn)速較高，葉片端部的圓周速度通常為度通常為3 38m8ms s。在渦輪攪拌器中，液體能有效地產(chǎn)生徑向運(yùn)動，同時還產(chǎn)生切向在渦輪攪拌器中，液體能有效地產(chǎn)生徑向運(yùn)動，同時還產(chǎn)生切向運(yùn)動。出口液體的切向分速度，使攪拌槽內(nèi)的液體產(chǎn)生有害的圓周運(yùn)動。出口液體的切向分速度，使攪拌槽內(nèi)的液體產(chǎn)生有害的圓周運(yùn)動，對于這種圓周運(yùn)動同樣應(yīng)設(shè)法加以抑制。出口液體的徑向分運(yùn)動，對于這種圓周運(yùn)動同樣應(yīng)設(shè)法加以抑制。

35、出口液體的徑向分速度，使液體流向壁面，再分為上、下兩路返回攪拌器，形成總體速度，使液體流向壁面，再分為上、下兩路返回攪拌器，形成總體流動，如流動，如4-54-5所示。這種攪拌器所造成的總體流動的回路要比旋槳所示。這種攪拌器所造成的總體流動的回路要比旋槳式的曲折，由于出口速度較高槳葉端部附近造成劇烈的旋渦運(yùn)動和式的曲折，由于出口速度較高槳葉端部附近造成劇烈的旋渦運(yùn)動和較高的剪切力，產(chǎn)生高度湍動。因此，適合于處理低粘度和中等粘較高的剪切力，產(chǎn)生高度湍動。因此，適合于處理低粘度和中等粘度液體，對不互溶液體的混合、固體的溶解及固體在液體中的懸浮度液體，對不互溶液體的混合、固體的溶解及固體在液體中的懸浮

36、等都具有很好的效果。但對易分層的物料，如含有較重顆粒的懸浮等都具有很好的效果。但對易分層的物料，如含有較重顆粒的懸浮液，則不很合適。液，則不很合適。三、低轉(zhuǎn)速大葉片攪拌器三、低轉(zhuǎn)速大葉片攪拌器旋槳式攪拌器和渦輪式攪拌器系屬小直徑高轉(zhuǎn)速類型，只適用于攪拌粘旋槳式攪拌器和渦輪式攪拌器系屬小直徑高轉(zhuǎn)速類型，只適用于攪拌粘度不太高的液體。對于高粘度液體的攪拌，需采用低轉(zhuǎn)速大葉片的攪拌器，度不太高的液體。對于高粘度液體的攪拌，需采用低轉(zhuǎn)速大葉片的攪拌器，如槳式、錨式、框式和螺帶式等。如槳式、錨式、框式和螺帶式等。對于粘度較大的液體，可采用槳式攪拌器。這種攪拌器的旋轉(zhuǎn)直徑約為對于粘度較大的液體，可采用槳式

37、攪拌器。這種攪拌器的旋轉(zhuǎn)直徑約為攪拌槽直徑的攪拌槽直徑的1/21/24/54/5，葉片端部的圓周速度為，葉片端部的圓周速度為l.5l.53.0m3.0ms s，其徑向攪，其徑向攪拌范圍大而軸向流動范圍小。當(dāng)槽內(nèi)液位較高時，可使用同一軸裝有幾個拌范圍大而軸向流動范圍小。當(dāng)槽內(nèi)液位較高時，可使用同一軸裝有幾個槳式攪拌器或用槳式與折葉槳式組合的方法。槳式攪拌器或用槳式與折葉槳式組合的方法。當(dāng)粘度更大時，把槳式攪拌器改變成錨式或框式，其形狀與槽底部相似，當(dāng)粘度更大時，把槳式攪拌器改變成錨式或框式，其形狀與槽底部相似，旋轉(zhuǎn)半徑很大，與槽的內(nèi)徑基本相等，間隙很小，轉(zhuǎn)速很低，葉片端部的旋轉(zhuǎn)半徑很大，與槽的內(nèi)徑基本相等，間隙很小，轉(zhuǎn)速很低，葉片端部的圓周速度為圓周速度為0.50.51.5m1.5ms s。這種攪拌器的剪切作用很小，攪拌范圍很大，。這種攪拌器的剪切作用很小，攪拌范圍很大，無死區(qū)，適用于較高粘度液體的攪拌。但錨式和框式攪拌器基本上無軸向無死區(qū)，適用于較高粘度液體的攪拌