分離設(shè)備復(fù)習(xí)

1、第四章第四章液液-固分離設(shè)備固分離設(shè)備4.1 4.1 液液- -固分離設(shè)備概述固分離設(shè)備概述4.2 4.2 過(guò)濾設(shè)備及計(jì)算過(guò)濾設(shè)備及計(jì)算4.3 4.3 離心分離設(shè)備及計(jì)算離心分離設(shè)備及計(jì)算4.4 4.4 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備 過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾介質(zhì) ： 過(guò)濾介質(zhì)起著支撐濾餅的作用，并能讓濾液過(guò)濾介質(zhì)起著支撐濾餅的作用，并能讓濾液通過(guò)，對(duì)其基本要求是具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和通過(guò)，對(duì)其基本要求是具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和盡可能小的流動(dòng)阻力，同時(shí)，還應(yīng)具有相應(yīng)的盡可能小的流動(dòng)阻力，同時(shí)，還應(yīng)具有相應(yīng)的耐腐蝕性和耐熱性。耐腐蝕性和耐熱性?？椢锝橘|(zhì)；織物介質(zhì)；堆積介質(zhì)堆積介質(zhì)；多孔固體介質(zhì)；多孔固體介質(zhì)；多孔膜多孔膜4

2、.1.1 4.1.1 過(guò)濾原理過(guò)濾原理滯流區(qū)或斯托克斯（滯流區(qū)或斯托克斯（Stokes)Stokes)定律區(qū)（定律區(qū)（1010-4-4ReRe1 1）, , =24/=24/ReRe18)(2gduLSt式中：式中：u ut t- - 顆粒的自由沉降速度，顆粒的自由沉降速度，m/sm/s； d d 顆粒直徑，顆粒直徑，m m； S S、 -分別為顆粒和流體的密度，分別為顆粒和流體的密度，Kg/mKg/m3 3； -液體粘度液體粘度離心沉降速度離心沉降速度 離心設(shè)備的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)是其所能達(dá)到的離心力離心設(shè)備的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)是其所能達(dá)到的離心力與重力的比值，稱為與重力的比值，稱為分離因數(shù)分離

3、因數(shù)。分離因數(shù)是衡量離心。分離因數(shù)是衡量離心程度的參數(shù)，用程度的參數(shù)，用Z Z表示表示 grgrNZ2224式中，式中，r r為離心半徑，即從旋轉(zhuǎn)軸心到沉降顆粒的距離，為離心半徑，即從旋轉(zhuǎn)軸心到沉降顆粒的距離，N N為離心機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)為離心機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)(s(s-1-1) ) 。 為旋轉(zhuǎn)角速度（為旋轉(zhuǎn)角速度（rad/srad/s）Z Z越大，越利越大，越利于分離于分離Z5000 高速離心機(jī)；高速離心機(jī)；Z：2104 2106 超速離心機(jī)；超速離心機(jī)；4.1.2 4.1.2 沉降原理沉降原理離心沉降和重力沉降只是對(duì)沉降的作用力不同，因離心沉降和重力沉降只是對(duì)沉降的作用力不同，因此，將式此，將式(1)(1)

4、中的中的g g用用 2 2r r代替，可得離心沉降速度代替，可得離心沉降速度u ut t為：為：18)(22rduLSt2Srdtdrut或：或：S：沉降系數(shù)，一般用斯維德貝格：沉降系數(shù)，一般用斯維德貝格(Svedbergs)單單位表示位表示,1S=10-13s。蛋白質(zhì)分子量越大，。蛋白質(zhì)分子量越大，S越大越大。 4.1.3 4.1.3 液液- -固分離設(shè)備類別固分離設(shè)備類別液液固固分分離離設(shè)設(shè)備備沉降設(shè)備：沉降設(shè)備：重力沉降重力沉降 離心沉降離心沉降 沉降槽沉降槽 管式管式 碟片式等碟片式等膜分離設(shè)備：膜分離設(shè)備：微濾器微濾器 超濾器超濾器 反滲透器等反滲透器等過(guò)濾設(shè)備：過(guò)濾設(shè)備：常壓過(guò)濾機(jī)

5、常壓過(guò)濾機(jī) 加壓過(guò)濾機(jī)加壓過(guò)濾機(jī) 真空過(guò)濾機(jī)真空過(guò)濾機(jī) 離心過(guò)濾機(jī)離心過(guò)濾機(jī)過(guò)濾設(shè)備 小型過(guò)濾實(shí)驗(yàn)裝置小型過(guò)濾實(shí)驗(yàn)裝置過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾、離心與膜分離設(shè)備 小型過(guò)濾實(shí)驗(yàn)裝置小型過(guò)濾實(shí)驗(yàn)裝置 由多塊帶凸凹紋路的濾板和濾框交替排列由多塊帶凸凹紋路的濾板和濾框交替排列于機(jī)架而構(gòu)成。板和框一般制成方形，其角端于機(jī)架而構(gòu)成。板和框一般制成方形，其角端均開有圓孔，這樣板、框裝合，壓緊后即構(gòu)成均開有圓孔，這樣板、框裝合，壓緊后即構(gòu)成供濾漿、濾液或洗滌液流動(dòng)的通道?？虻膬蓚?cè)供濾漿、濾液或洗滌液流動(dòng)的通道?？虻膬蓚?cè)覆以濾布，空框與濾布圍成了容納濾漿和濾餅覆以濾布，空框與濾布圍成了容納濾漿和濾餅的空間。的空間。 4.2

6、.1 4.2.1 板框式過(guò)濾機(jī)板框式過(guò)濾機(jī)4. 2.1 4. 2.1 板框式過(guò)濾機(jī)板框式過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成: : 機(jī)架機(jī)架 壓緊機(jī)構(gòu)壓緊機(jī)構(gòu) 過(guò)濾機(jī)構(gòu)過(guò)濾機(jī)構(gòu) 4. 2.1 4. 2.1 板框式過(guò)濾機(jī)板框式過(guò)濾機(jī)機(jī)架機(jī)架: : 機(jī)架是壓濾機(jī)的基礎(chǔ)部件，兩端是止推板和機(jī)架是壓濾機(jī)的基礎(chǔ)部件，兩端是止推板和壓緊機(jī)，兩側(cè)的大梁將二者連接起來(lái)，大梁用壓緊機(jī)，兩側(cè)的大梁將二者連接起來(lái)，大梁用以支撐濾板，濾框和壓緊板。以支撐濾板，濾框和壓緊板。 止推板止推板；壓緊板；大梁壓緊板；大梁 4. 2.1 4. 2.1 板框式過(guò)濾機(jī)板框式過(guò)濾機(jī)壓緊機(jī)構(gòu)壓緊機(jī)構(gòu): : 手動(dòng)壓緊：手動(dòng)壓緊：千斤頂千斤頂機(jī)械壓緊：

7、機(jī)械壓緊：電動(dòng)機(jī)減速器、齒輪、絲桿和固定電動(dòng)機(jī)減速器、齒輪、絲桿和固定螺母。螺母。液壓壓緊：液壓壓緊：液壓站、油缸、活塞、活塞桿以及液壓站、油缸、活塞、活塞桿以及活塞桿與壓緊板連接的法蘭卡片?；钊麠U與壓緊板連接的法蘭卡片。 4. 2.1 4. 2.1 板框式過(guò)濾機(jī)板框式過(guò)濾機(jī)過(guò)濾機(jī)構(gòu)過(guò)濾機(jī)構(gòu): : 濾板濾板 、濾框、濾布、濾框、濾布 4.2.1 4.2.1 板框式過(guò)濾機(jī)板框式過(guò)濾機(jī)濾漿由總管入框框內(nèi)形成濾餅 濾液穿過(guò)餅和布經(jīng)每板上旋塞排出(明流)從板流出的濾液匯集于某總管排出(暗流)過(guò)濾4. 2.1 4. 2.1 板框式過(guò)濾機(jī)板框式過(guò)濾機(jī)橫穿洗滌：洗滌液由總管入板洗滌液由總管入板濾布濾布濾餅濾

8、餅濾布濾布 非洗滌板非洗滌板排出排出洗滌面洗滌面=(1/2)過(guò)濾面積過(guò)濾面積洗滌液行程與濾液相同。洗滌面洗滌液行程與濾液相同。洗滌面=過(guò)濾面過(guò)濾面置換洗滌：4. 2.1 4. 2.1 板框式過(guò)濾機(jī)板框式過(guò)濾機(jī)明流過(guò)濾：明流過(guò)濾：每個(gè)濾板的下方出液孔上裝有水每個(gè)濾板的下方出液孔上裝有水咀，濾液直觀地從水咀里流出。咀，濾液直觀地從水咀里流出。 暗流過(guò)濾：暗流過(guò)濾：每個(gè)濾板的下方設(shè)有出液通道孔，每個(gè)濾板的下方設(shè)有出液通道孔，若干塊濾板出液孔連成一個(gè)出液通道，由止推若干塊濾板出液孔連成一個(gè)出液通道，由止推板下方出液孔相連接的管道排出。板下方出液孔相連接的管道排出。 4. 2.1 4. 2.1 板框式過(guò)

9、濾機(jī)板框式過(guò)濾機(jī)說(shuō)明間歇操作間歇操作過(guò)濾、洗滌、卸渣、過(guò)濾、洗滌、卸渣、 整理、裝合整理、裝合主要優(yōu)缺點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單，過(guò)濾面積大而占地省，過(guò)濾壓力高（可達(dá)1.5MPa左右），便于用耐腐蝕性材料制造，便于洗滌。它的缺點(diǎn)是裝卸、清洗勞動(dòng)強(qiáng)度較大。型號(hào)：型號(hào)：例如：例如：XAMZG160/1250-30u型壓濾機(jī)。型壓濾機(jī)。X 是廂式壓濾機(jī)（是廂式壓濾機(jī)（B是板框式壓濾機(jī)是板框式壓濾機(jī)）；）；A 是指的濾液流出方式是是指的濾液流出方式是暗流暗流的（的（M既是既是明流明流）；）；Z 是自動(dòng)（是自動(dòng)（S是手動(dòng)，是手動(dòng)，Y是液壓），是液壓），G是隔膜濾板；是隔膜濾板； 160 既是過(guò)濾面積既是過(guò)濾面積160平

10、方米；平方米； 1250 是指的濾板的外型尺寸是是指的濾板的外型尺寸是12501250； 30 濾板的厚度，濾板的厚度， U 塑料塑料 X 橡膠橡膠 鑄鐵省略鑄鐵省略4. 2.1 4. 2.1 板框式過(guò)濾機(jī)板框式過(guò)濾機(jī)選用：選用：懸浮液的特性懸浮液的特性（黏度、含固量、處理量、流速等）、黏度、含固量、處理量、流速等）、處理要求、材質(zhì)、明流或暗流、壓緊方式等處理要求、材質(zhì)、明流或暗流、壓緊方式等無(wú)菌過(guò)濾：不銹鋼、暗流（還有易揮發(fā)）無(wú)菌過(guò)濾：不銹鋼、暗流（還有易揮發(fā)）濃度：高的選厚框濃度：高的選厚框盡量選自動(dòng)壓緊盡量選自動(dòng)壓緊濾布：料液濾布：料液pH值，固體粒徑等因素選用合適的值，固體粒徑等因素選

11、用合適的濾布材質(zhì)和孔徑以保證低的過(guò)濾成本和高的過(guò)濾布材質(zhì)和孔徑以保證低的過(guò)濾成本和高的過(guò)濾效率，使用時(shí)，要保證濾布平整不打折濾效率，使用時(shí)，要保證濾布平整不打折 4.2.1 4.2.1 板框式過(guò)濾機(jī)板框式過(guò)濾機(jī)又稱真空鼓式過(guò)濾機(jī)又稱真空鼓式過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)由轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)由轉(zhuǎn)鼓、液槽、抽真轉(zhuǎn)鼓、液槽、抽真空裝置和噴氣噴水空裝置和噴氣噴水裝置組成。核心部裝置組成。核心部件是轉(zhuǎn)鼓和分布裝件是轉(zhuǎn)鼓和分布裝置。置。 4.2.2 4.2.2 真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)過(guò)濾設(shè)備 真空過(guò)濾機(jī)真空過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)鼓外形是一個(gè)長(zhǎng)圓筒，其內(nèi)部順圓筒軸心線轉(zhuǎn)鼓外形是一個(gè)長(zhǎng)圓筒，其內(nèi)部順圓筒軸心線用金屬板隔成了用金屬板

12、隔成了18個(gè)扇形個(gè)扇形小區(qū)，每一個(gè)小區(qū)就小區(qū)，每一個(gè)小區(qū)就是一個(gè)過(guò)濾室，每一個(gè)過(guò)濾室都有一個(gè)通道與是一個(gè)過(guò)濾室，每一個(gè)過(guò)濾室都有一個(gè)通道與轉(zhuǎn)鼓軸頸端面連通，軸頸端面緊密地接觸在氣轉(zhuǎn)鼓軸頸端面連通，軸頸端面緊密地接觸在氣體分布器上。體分布器上。氣體分布器氣體分布器是分布真空和壓縮氣是分布真空和壓縮氣體的設(shè)備，設(shè)計(jì)有四個(gè)氣室。隨著轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)，體的設(shè)備，設(shè)計(jì)有四個(gè)氣室。隨著轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)，每一個(gè)過(guò)濾室相繼與分布器的各室接通，這樣每一個(gè)過(guò)濾室相繼與分布器的各室接通，這樣就使過(guò)濾面形成四個(gè)工作區(qū)。就使過(guò)濾面形成四個(gè)工作區(qū)。4. 2.2 4. 2.2 真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)（1）濾餅形成區(qū)）濾餅形成區(qū)

13、當(dāng)轉(zhuǎn)鼓上的過(guò)濾室轉(zhuǎn)到料漿槽并浸沒在料漿液當(dāng)轉(zhuǎn)鼓上的過(guò)濾室轉(zhuǎn)到料漿槽并浸沒在料漿液中時(shí)，過(guò)慮室與分配器一室相通，一室與真空相連中時(shí)，過(guò)慮室與分配器一室相通，一室與真空相連，在真空抽吸下，濾液被吸入鼓內(nèi)，并通過(guò)分配器，在真空抽吸下，濾液被吸入鼓內(nèi)，并通過(guò)分配器流出管外，而轉(zhuǎn)鼓表面上則形成濾餅層。此工作區(qū)流出管外，而轉(zhuǎn)鼓表面上則形成濾餅層。此工作區(qū)成為濾并形成區(qū)。成為濾并形成區(qū)。（2）洗滌吸干區(qū)）洗滌吸干區(qū) 隨著轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)，濾餅離開料漿液進(jìn)入濾餅脫隨著轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)，濾餅離開料漿液進(jìn)入濾餅脫水區(qū)，在此區(qū)由于抽吸的作用，濾餅脫水，隨后又水區(qū)，在此區(qū)由于抽吸的作用，濾餅脫水，隨后又被洗水淋洗，且被抽吸干燥，

14、在此區(qū)，進(jìn)一步降低被洗水淋洗，且被抽吸干燥，在此區(qū)，進(jìn)一步降低了濾餅中溶質(zhì)的含量。了濾餅中溶質(zhì)的含量。4. 2.2 4. 2.2 真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)（3）吹松脫落區(qū)）吹松脫落區(qū) 當(dāng)已經(jīng)淋洗干燥了的濾餅轉(zhuǎn)到此區(qū)時(shí)，過(guò)濾當(dāng)已經(jīng)淋洗干燥了的濾餅轉(zhuǎn)到此區(qū)時(shí)，過(guò)濾室與分布器的三號(hào)氣室相通。三號(hào)氣室與壓縮空室與分布器的三號(hào)氣室相通。三號(hào)氣室與壓縮空氣相通，因此，轉(zhuǎn)鼓表面上的濾餅層被吹松，并氣相通，因此，轉(zhuǎn)鼓表面上的濾餅層被吹松，并脫落下來(lái)，隨后刮刀開始清除剩余的濾餅。脫落下來(lái)，隨后刮刀開始清除剩余的濾餅。（4）再生區(qū)）再生區(qū) 在此區(qū)，壓縮空氣通過(guò)分布器進(jìn)入再生區(qū)的在此區(qū)，壓縮空氣通過(guò)分布器進(jìn)入再

15、生區(qū)的過(guò)濾室，吹落濾布上的微細(xì)顆粒，使濾布再生，過(guò)濾室，吹落濾布上的微細(xì)顆粒，使濾布再生，以備進(jìn)行下一輪過(guò)濾操作。以備進(jìn)行下一輪過(guò)濾操作。4. 2.2 4. 2.2 真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)主要優(yōu)缺點(diǎn)：主要優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：連續(xù)操作，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)，對(duì)處理量大優(yōu)點(diǎn)：連續(xù)操作，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)，對(duì)處理量大而容易過(guò)濾的料漿特別適宜。而容易過(guò)濾的料漿特別適宜。缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)筒體積龐大而過(guò)濾面積相形之下嫌缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)筒體積龐大而過(guò)濾面積相形之下嫌小；用真空吸液，過(guò)濾推動(dòng)力不大，懸浮液小；用真空吸液，過(guò)濾推動(dòng)力不大，懸浮液中黏度不能高，顆粒尺寸不能太?。惠o助設(shè)中黏度不能高，顆粒尺寸不能太?。惠o助設(shè)備多，能耗大。備多，能耗大

16、。 4. 2.2 4. 2.2 真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力：生產(chǎn)能力： 首先取決于轉(zhuǎn)筒的面積（國(guó)產(chǎn)首先取決于轉(zhuǎn)筒的面積（國(guó)產(chǎn)GP型固式型固式過(guò)濾機(jī)過(guò)濾面積由過(guò)濾機(jī)過(guò)濾面積由1、2、5、20m2四種）；四種）； 對(duì)于特定的過(guò)濾機(jī)，提高對(duì)于特定的過(guò)濾機(jī)，提高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速和和浸入角浸入角度度均可提高其生產(chǎn)能力。均可提高其生產(chǎn)能力。 但浸入角度過(guò)大會(huì)引起其它操作的面積但浸入角度過(guò)大會(huì)引起其它操作的面積減小，甚至難以操作；若轉(zhuǎn)速過(guò)大，則每一減小，甚至難以操作；若轉(zhuǎn)速過(guò)大，則每一周期中的過(guò)濾時(shí)間很短，使濾餅太薄，難于周期中的過(guò)濾時(shí)間很短，使濾餅太薄，難于卸渣，且功率消耗也很大。合適的轉(zhuǎn)速需要卸渣，且

17、功率消耗也很大。合適的轉(zhuǎn)速需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。 4. 2.2 4. 2.2 真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)一一. .分類分類F按作用原理分類按作用原理分類 過(guò)濾式過(guò)濾式: :（分離機(jī)）：轉(zhuǎn)鼓壁上有孔并裝濾布（三足式）（分離機(jī)）：轉(zhuǎn)鼓壁上有孔并裝濾布（三足式） 沉降式沉降式: :（澄清機(jī)）：轉(zhuǎn)鼓壁上無(wú)孔無(wú)濾布，碟片式、管（澄清機(jī)）：轉(zhuǎn)鼓壁上無(wú)孔無(wú)濾布，碟片式、管式式 F按離心分離因素分類按離心分離因素分類 常速離心機(jī)，分離因素常速離心機(jī)，分離因素f小于小于3000 中速離心機(jī)，分離因素中速離心機(jī)，分離因素f 3000-50000 高速離心機(jī)，分離因素高速離心機(jī)，分離因素f大于大于5

18、0000 超高速離心機(jī)，分離因素超高速離心機(jī)，分離因素f大于大于20萬(wàn)萬(wàn)； 4.3 離心分離設(shè)備離心分離設(shè)備管式離心機(jī)管式離心機(jī) 優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)速可優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)速可達(dá)達(dá)2 210104 4r/min,r/min,離心力較大，離心力較大，設(shè)備簡(jiǎn)單，分離效率高，操作設(shè)備簡(jiǎn)單，分離效率高，操作穩(wěn)定；穩(wěn)定； 缺點(diǎn)：沉降面積小，處理能力缺點(diǎn)：沉降面積小，處理能力低低( (可達(dá)可達(dá)10m10m3 3/h)/h)碟片式離心機(jī)碟片式離心機(jī) 優(yōu)點(diǎn)：沉降面優(yōu)點(diǎn)：沉降面積大（碟片），提高處理能力積大（碟片），提高處理能力( (最大最大300m300m3 3/h)/h)；缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)速較管式離心機(jī)低，約缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)速較管式離心機(jī)低，約

19、1 110104 4r/min,r/min,結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)雜 4.3 4.3 離心沉降設(shè)備離心沉降設(shè)備 4.3.1 管式離心機(jī)管式離心機(jī) 管式離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的管式離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的直徑小直徑小而長(zhǎng)度較長(zhǎng)。而長(zhǎng)度較長(zhǎng)。其特點(diǎn)：其特點(diǎn)：l結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠；（D 40150mm，H/D 48）l轉(zhuǎn)速高；一般在轉(zhuǎn)速高；一般在10000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分以上分以上l分理效果好；離心分離因數(shù)可達(dá)分理效果好；離心分離因數(shù)可達(dá)1500065000 缺點(diǎn)：處理能力低缺點(diǎn)：處理能力低 由于直徑小，不由于直徑小，不致使轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁產(chǎn)生致使轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁產(chǎn)生過(guò)高的應(yīng)力過(guò)高的應(yīng)力適于處理直徑適于處理直徑0.1100m；固液；固

20、液密度差大于密度差大于10Kg/m3，固相濃度小，固相濃度小于于5的難分離的懸浮液和液液的難分離的懸浮液和液液兩相密度差較小的乳濁液兩相密度差較小的乳濁液F國(guó)產(chǎn)離心機(jī)有國(guó)產(chǎn)離心機(jī)有GQ型兩種（型兩種（沉降機(jī)沉降機(jī) 懸浮懸浮液）液） ，GF型（型（分離機(jī)分離機(jī) 乳濁液）乳濁液）F國(guó)產(chǎn)離心機(jī)有國(guó)產(chǎn)離心機(jī)有GQ型兩種（型兩種（沉降機(jī)沉降機(jī) 懸浮懸浮液）液） ，GF型（型（分離機(jī)分離機(jī) 乳濁液）乳濁液）管式離心機(jī)型號(hào)標(biāo)記管式離心機(jī)型號(hào)標(biāo)記FGQ105NA改型設(shè)計(jì)：改型設(shè)計(jì)：A第一次設(shè)計(jì)第一次設(shè)計(jì)材料：材料：N不銹鋼；碳鋼不標(biāo)記不銹鋼；碳鋼不標(biāo)記轉(zhuǎn)鼓內(nèi)經(jīng)（轉(zhuǎn)鼓內(nèi)經(jīng)（mm）澄清用（澄清用（Q）；分離用（）

21、；分離用（F）管式離心機(jī)（管式離心機(jī)（G）管式離心機(jī)的計(jì)算管式離心機(jī)的計(jì)算212122222122,Lz, 0z)(z)(rrrrQrrgrudtdzdtdrddrgrudtdrurrQdtdzuggrz邊界條件：粒子運(yùn)動(dòng)軌跡：rz4.3 4.3 離心沉降設(shè)備離心沉降設(shè)備 4.3.2 碟片式離心機(jī)碟片式離心機(jī)l結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴；l轉(zhuǎn)速較管式離心機(jī)低；轉(zhuǎn)速較管式離心機(jī)低；400012000r/minl分理效果較好；離心分離因數(shù)分理效果較好；離心分離因數(shù)300013000l沉降面積大；可達(dá)沉降面積大；可達(dá)10000200000m2， 生產(chǎn)能力可達(dá)生產(chǎn)能力可達(dá)100m3/h。

22、4.3 4.3 離心沉降設(shè)備離心沉降設(shè)備 4.3.2 碟片式離心機(jī)碟片式離心機(jī) 離心澄清機(jī)離心澄清機(jī)：依據(jù)離心沉降速度的不同將懸浮液中：依據(jù)離心沉降速度的不同將懸浮液中的液、固相分開的離心機(jī)。的液、固相分開的離心機(jī)。 離心分離機(jī)離心分離機(jī)：依據(jù)離心沉降速度的不同將輕重不同或：依據(jù)離心沉降速度的不同將輕重不同或互不溶解的兩種液體分開的離心機(jī)。互不溶解的兩種液體分開的離心機(jī)。 區(qū)別是離心分離機(jī)的每只碟區(qū)別是離心分離機(jī)的每只碟片在離開軸線一定距離的圓周上片在離開軸線一定距離的圓周上開有幾只對(duì)稱分布的圓孔，許多開有幾只對(duì)稱分布的圓孔，許多這樣的碟片疊置起來(lái)時(shí)，對(duì)應(yīng)的這樣的碟片疊置起來(lái)時(shí)，對(duì)應(yīng)的園孔就形

23、成垂直的通道。園孔就形成垂直的通道。 碟片式離心機(jī)的計(jì)算碟片式離心機(jī)的計(jì)算tggrrnuQg3)(223231u ug g: :取決于系統(tǒng)的性質(zhì)（料液粘取決于系統(tǒng)的性質(zhì)（料液粘度、密度，固體粒子大小、密度、密度，固體粒子大小、密度等），與離心機(jī)特性無(wú)關(guān)。度等），與離心機(jī)特性無(wú)關(guān)。 ：取決于離心機(jī)特性（離心機(jī)：取決于離心機(jī)特性（離心機(jī)碟片數(shù)、間距，轉(zhuǎn)速碟片數(shù)、間距，轉(zhuǎn)速N N及半徑及半徑R R等），與系統(tǒng)的性質(zhì)無(wú)關(guān)。等），與系統(tǒng)的性質(zhì)無(wú)關(guān)。離心分離設(shè)備的放大離心分離設(shè)備的放大 以等效時(shí)間放大以等效時(shí)間放大 等效時(shí)間：依據(jù)離心力和離心時(shí)間的乘積來(lái)估計(jì)離心分離的難易程度。 以幾何特征參數(shù)放大以幾何特

24、征參數(shù)放大tftgrte02 對(duì)于管式離心機(jī)，其幾何特征參數(shù) 對(duì)于碟片式離心機(jī)，其幾何特征參數(shù)glrC222ctg3231322rrgZC f：分離因數(shù) f愈大，t愈短離心分離設(shè)備的放大離心分離設(shè)備的放大例例2：現(xiàn)生產(chǎn)一種新型蛋白質(zhì)，需選用離：現(xiàn)生產(chǎn)一種新型蛋白質(zhì)，需選用離心機(jī)，已知在實(shí)驗(yàn)室所用離心管內(nèi)外經(jīng)分心機(jī)，已知在實(shí)驗(yàn)室所用離心管內(nèi)外經(jīng)分別為別為5cm和和15cm，在，在2000r/min的轉(zhuǎn)速下離的轉(zhuǎn)速下離心分離心分離30min，請(qǐng)推薦一種工業(yè)離心機(jī)，每，請(qǐng)推薦一種工業(yè)離心機(jī)，每小時(shí)處理小時(shí)處理10立方米，性質(zhì)與實(shí)驗(yàn)所用性質(zhì)立方米，性質(zhì)與實(shí)驗(yàn)所用性質(zhì)相同的懸浮液。相同的懸浮液。良好膜分

25、離設(shè)備應(yīng)具備的條件良好膜分離設(shè)備應(yīng)具備的條件膜面切相速度快，以減少濃差極化膜面切相速度快，以減少濃差極化單位體積中含膜面積大單位體積中含膜面積大容易拆洗和更換新膜容易拆洗和更換新膜保留體積小，無(wú)死角保留體積小，無(wú)死角具有可靠的膜支撐裝置具有可靠的膜支撐裝置4.4 4.4 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備板式膜過(guò)濾器板式膜過(guò)濾器類似于板筐過(guò)濾機(jī)類似于板筐過(guò)濾機(jī)為減少濃差極化，濾為減少濃差極化，濾板的表面為凹凸型，板的表面為凹凸型，以形成湍流以形成湍流4.4 4.4 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備1. 濾過(guò)液體濾過(guò)液體2. 濾板濾板3. 剛性多孔剛性多孔支撐板支撐板4. 超濾膜超濾膜4.4 4.4 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備

26、管式管式膜過(guò)濾器膜過(guò)濾器類似于列管式換熱氣，管子為膜類似于列管式換熱氣，管子為膜的支撐體的支撐體特點(diǎn)：特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，清洗，安裝方便，單根管子可以清洗，安裝方便，單根管子可以更換，耐高壓，無(wú)死角，適于處更換，耐高壓，無(wú)死角，適于處理高黏度和固體含量高的料液。理高黏度和固體含量高的料液。 缺點(diǎn)：壓降大，單位體積所含缺點(diǎn)：壓降大，單位體積所含過(guò)濾面積小。過(guò)濾面積小。 中空纖維式膜分離器中空纖維式膜分離器4.4 4.4 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備內(nèi)經(jīng)內(nèi)經(jīng) 0.51.4mm 外經(jīng)外經(jīng) 1.12.3mm內(nèi)壓式和外壓式操作內(nèi)壓式和外壓式操作特點(diǎn)：特點(diǎn)：?jiǎn)挝惑w積膜面積大

27、，操作壓力低（單位體積膜面積大，操作壓力低（0.3MPa） 單根損壞，需更換整個(gè)膜件，易堵塞，需預(yù)處理單根損壞，需更換整個(gè)膜件，易堵塞，需預(yù)處理 螺旋卷式膜分離器螺旋卷式膜分離器4.4 4.4 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備主要元件：主要元件：螺旋卷膜螺旋卷膜 它是將膜，支撐它是將膜，支撐材料，膜間隔材料依材料，膜間隔材料依次疊好，繞一中心管次疊好，繞一中心管卷緊即成一個(gè)膜組，卷緊即成一個(gè)膜組，若干膜組順次連接裝若干膜組順次連接裝一外殼內(nèi)。一外殼內(nèi)。 操作時(shí)，料液在操作時(shí)，料液在膜表面通過(guò)間隔材料膜表面通過(guò)間隔材料沿軸線流動(dòng)，透過(guò)液沿軸線流動(dòng)，透過(guò)液流向中心管。流向中心管。特點(diǎn)：特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：膜面積大

28、，湍流狀況好，換膜：膜面積大，湍流狀況好，換膜容易，適于反滲透；容易，適于反滲透；缺點(diǎn)缺點(diǎn)：流體阻力大，清洗困難：流體阻力大，清洗困難 萃取方式和過(guò)程計(jì)算萃取方式和過(guò)程計(jì)算單級(jí)萃取單級(jí)萃取缺點(diǎn)：效率低缺點(diǎn)：效率低解決辦法解決辦法: :v加大萃取劑量，使產(chǎn)品濃度降低，加大萃取劑量，使產(chǎn)品濃度降低，萃取劑回收，處理工作量加大。萃取劑回收，處理工作量加大。v采用多級(jí)萃取。采用多級(jí)萃取。2 2、多級(jí)錯(cuò)流萃取、多級(jí)錯(cuò)流萃取多級(jí)逆流接觸萃取多級(jí)逆流接觸萃取萃取劑萃取劑L從第一級(jí)通入，逐次進(jìn)入下一級(jí)，從第一級(jí)通入，逐次進(jìn)入下一級(jí)，n級(jí)流出，濃度級(jí)流出，濃度yn料液料液H從第從第n級(jí)通入，逐次進(jìn)入上一級(jí)，第一

29、級(jí)流出，濃度級(jí)通入，逐次進(jìn)入上一級(jí)，第一級(jí)流出，濃度x1分餾萃取分餾萃取多級(jí)逆流萃取的改進(jìn)，進(jìn)料從中間某一級(jí)加入。萃取劑多級(jí)逆流萃取的改進(jìn)，進(jìn)料從中間某一級(jí)加入。萃取劑L從從第一級(jí)加入，第一級(jí)加入，n級(jí)流出，濃度級(jí)流出，濃度yn；料液；料液F從第從第k級(jí)加入，第一級(jí)加入，第一級(jí)流出，濃度級(jí)流出，濃度x1 ；重相；重相H從第從第n級(jí)加入（除不含溶質(zhì)，與進(jìn)級(jí)加入（除不含溶質(zhì)，與進(jìn)料組成相同）料組成相同） 5 萃取設(shè)備萃取設(shè)備 要求：要求：提供適宜的傳質(zhì)條件，使兩相充分有效地接觸并伴有較高程度的湍流，保證兩相之間迅速有效地進(jìn)行傳質(zhì)，并使兩相得到及時(shí)、完善的分離。 分類：分類： （1）按兩相接觸方式劃

30、分 逐級(jí)接觸濃度呈階躍式變化， 微分接觸式濃度連續(xù)變化。 （2） 按外界是否輸入機(jī)械能劃分 重力流動(dòng)設(shè)備、外加能量的設(shè)備。 （3）按設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和形狀劃分 組件式由單級(jí)萃取設(shè)備組合； 塔式板式塔、噴灑塔、填料塔。5.1 混合混合 澄清槽澄清槽（1）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)混合澄清器輕相重相重相輕相（2）優(yōu)點(diǎn)）優(yōu)點(diǎn) 處理量大，級(jí)效率高； 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易放大和操作； 兩相流量比范圍大，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠，易于開、停工； 對(duì)物系的適應(yīng)性好，對(duì)含有少量懸浮固體的物料也能處理； 易實(shí)現(xiàn)多級(jí)連續(xù)操作，便于調(diào)節(jié)級(jí)數(shù)。不需高大的廠房和 復(fù)雜的輔助設(shè)備。（3）缺點(diǎn)）缺點(diǎn) 占地大，溶劑儲(chǔ)量大。 需要?jiǎng)恿嚢韬图?jí)間物流輸送設(shè)備，設(shè)備費(fèi)

31、和操作費(fèi)較高。（4）應(yīng)用）應(yīng)用 適用于所需級(jí)數(shù)少、處理量大的場(chǎng)合。5.2 塔式萃取設(shè)備塔式萃取設(shè)備 （1）噴灑塔（噴淋塔）噴灑塔（噴淋塔）特點(diǎn)：特點(diǎn)：無(wú)塔內(nèi)件，阻力小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少易維護(hù)。但兩相很難均勻分布，軸向反混嚴(yán)重，理論級(jí)數(shù)不超過(guò)12級(jí)，傳質(zhì)系數(shù)小。輕相重相輕相重相（3）填料萃取塔）填料萃取塔特點(diǎn)：特點(diǎn)：填料萃取塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，操作方便，級(jí)效率較低，在工藝要求的理論級(jí)小于3，處理量較小時(shí)可考慮采用。 填料萃取塔輕液輕液重液重液液液相界面填料（4）轉(zhuǎn)盤萃取塔）轉(zhuǎn)盤萃取塔特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，維修方便，操作彈性和通量較大，應(yīng)用較廣。輕液輕液重液重液界面格柵定環(huán)轉(zhuǎn)盤 轉(zhuǎn)盤萃

32、取塔5.3 離心萃取器離心萃取器優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：處理量大，效率較高，提供較多理論級(jí)，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：能耗大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備及維修費(fèi)用高。應(yīng)用：應(yīng)用：適用于要求接觸時(shí)間短，物流滯留量低，易乳化，難分相的物系。驅(qū)動(dòng)槽輪輕相進(jìn)重相出轉(zhuǎn)鼓清洗通道栓塞輕相出重相進(jìn)機(jī)械密封 波式離心萃取器示意圖5.4 萃取設(shè)備的選擇萃取設(shè)備的選擇選擇原則：（1）穩(wěn)定性及停留時(shí)間 穩(wěn)定性差 停留時(shí)間盡可能短離心萃取器； 伴有較慢的化學(xué)反應(yīng)時(shí)停留時(shí)間長(zhǎng)混合-澄清槽。（2）所需理論級(jí)數(shù) 需理論級(jí)數(shù)少（23級(jí)） 各種萃取設(shè)備； 需理論級(jí)數(shù)45級(jí) 轉(zhuǎn)盤塔和振動(dòng)篩板塔； 需理論級(jí)更多 離心萃取器或多級(jí)混合-澄

33、清槽。（3）物系的分散與凝聚特性 物系易乳化，不易分相 離心萃取器； 物系界面張力較小，或兩相密度差較大 重力流動(dòng)式。（4）生產(chǎn)能力 生產(chǎn)處理量小 填料塔； 生產(chǎn)處理量大 篩板塔，轉(zhuǎn)盤塔，混合-澄清槽等。（5）防腐蝕要求 具有腐蝕性 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的填料塔；（6）建筑物場(chǎng)地要求 空間高度有限 混合-澄清槽； 占地面積有限 塔式萃取設(shè)備。一、離子交換概述一、離子交換概述 結(jié)構(gòu)型式：罐式、塔式、槽式結(jié)構(gòu)型式：罐式、塔式、槽式 操作方式：間歇式與連續(xù)式；操作方式：間歇式與連續(xù)式； 兩相接觸方式：固定床、移動(dòng)床、流化床兩相接觸方式：固定床、移動(dòng)床、流化床6.1 離子交換設(shè)備離子交換設(shè)備一、離子交換概述一、離

34、子交換概述 固定床設(shè)備是現(xiàn)今應(yīng)用得最多的離子固定床設(shè)備是現(xiàn)今應(yīng)用得最多的離子交換設(shè)備交換設(shè)備 優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作管理方便、樹優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作管理方便、樹脂磨損少等脂磨損少等 缺點(diǎn)：設(shè)備管線復(fù)雜、閥門多、樹脂利用缺點(diǎn)：設(shè)備管線復(fù)雜、閥門多、樹脂利用率相對(duì)較低率相對(duì)較低 連續(xù)式設(shè)備連續(xù)式設(shè)備 6.1 離子交換設(shè)備離子交換設(shè)備固定床吸附操作固定床吸附操作F固定床吸附設(shè)備固定床吸附設(shè)備固定床吸附操作固定床吸附操作F穿透曲線穿透曲線(breakthrough curve)(breakthrough curve) 固定床吸附操作固定床吸附操作特點(diǎn)：特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：近似平推流，反混小，柱效率高優(yōu)點(diǎn)

35、：近似平推流，反混小，柱效率高缺點(diǎn)：無(wú)法處理含固體的料液，會(huì)堵塞床層缺點(diǎn)：無(wú)法處理含固體的料液，會(huì)堵塞床層，造成壓力降增大，最終操作無(wú)法進(jìn)行。，造成壓力降增大，最終操作無(wú)法進(jìn)行。 因此，原料需預(yù)處理因此，原料需預(yù)處理膨脹床吸附操作膨脹床吸附操作 膨脹床吸附操作膨脹床吸附操作l膨脹床和流化床的區(qū)別在于：膨脹床和流化床的區(qū)別在于：1.流化床的吸附劑粒子和液體在床層內(nèi)混流化床的吸附劑粒子和液體在床層內(nèi)混合程度高，吸附效率低；合程度高，吸附效率低；2.膨脹床的吸附劑粒子基本懸浮于固定的膨脹床的吸附劑粒子基本懸浮于固定的位置，液體的流動(dòng)與固定床相似，接近位置，液體的流動(dòng)與固定床相似，接近平推流，吸附效率

36、高。平推流，吸附效率高。 膨脹床吸附操作膨脹床吸附操作l床層的穩(wěn)定膨脹和介質(zhì)的平衡床層的穩(wěn)定膨脹和介質(zhì)的平衡 流速流速100100300cm/h300cm/h，床層膨脹到固定床的，床層膨脹到固定床的2 23 3倍倍l進(jìn)料吸附：進(jìn)料吸附：泵加料，保持恒定膨脹度，對(duì)流出泵加料，保持恒定膨脹度，對(duì)流出液中目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)和分析，確定吸附終點(diǎn)液中目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)和分析，確定吸附終點(diǎn)l洗滌洗滌: :緩沖液，洗去細(xì)胞及碎片，弱吸附雜質(zhì)緩沖液，洗去細(xì)胞及碎片，弱吸附雜質(zhì)l洗脫：洗脫：洗脫劑上入下出，分段收集，檢測(cè)目標(biāo)產(chǎn)洗脫劑上入下出，分段收集，檢測(cè)目標(biāo)產(chǎn)物活性峰位置及最大活性峰濃度。物活性峰位置及最大活性峰

37、濃度。l再生和洗滌：再生和洗滌：5 5倍左右的清洗液，倍左右的清洗液，3h3h。膨脹床吸附操作膨脹床吸附操作l可形成穩(wěn)定膨脹床的吸附劑主要有兩類可形成穩(wěn)定膨脹床的吸附劑主要有兩類 一類是磁性粒子一類是磁性粒子 另一類是具有一定粒徑或密度分布的吸另一類是具有一定粒徑或密度分布的吸附劑，如：多孔玻璃和附劑，如：多孔玻璃和 STREAMLINE STREAMLINE 產(chǎn)產(chǎn)品品流化床吸附操作流化床吸附操作l流化床流化床(Fluidized (Fluidized bed)bed)內(nèi)吸附劑粒子內(nèi)吸附劑粒子呈流化狀態(tài)呈流化狀態(tài) l吸附過(guò)程可間歇或吸附過(guò)程可間歇或連續(xù)操作連續(xù)操作 流化床吸附操作流化床吸附操作

38、l流化床的主要優(yōu)點(diǎn)是壓降小，可處理高粘度流化床的主要優(yōu)點(diǎn)是壓降小，可處理高粘度或含固體微粒的粗料液。不需特殊的吸附劑或含固體微粒的粗料液。不需特殊的吸附劑，操作簡(jiǎn)便。較容易進(jìn)行連續(xù)化操作；，操作簡(jiǎn)便。較容易進(jìn)行連續(xù)化操作；l流化床的缺點(diǎn)是床內(nèi)固相和液相的返混劇烈流化床的缺點(diǎn)是床內(nèi)固相和液相的返混劇烈，特別是高徑比較小的流化床，利用效率遠(yuǎn)，特別是高徑比較小的流化床，利用效率遠(yuǎn)低于固定床和膨脹床。低于固定床和膨脹床。 二、離子交換設(shè)備的結(jié)構(gòu)二、離子交換設(shè)備的結(jié)構(gòu)外形：外形：帶有橢圓形封頭（頂和底）的圓筒形設(shè)備帶有橢圓形封頭（頂和底）的圓筒形設(shè)備高徑比（高徑比（H/D）：）：一般為一般為24，也有高至，也有高至5的的樹脂層高度：樹脂層高度：約占圓筒高度的約占圓筒高度的5070%，留有空間，留有空間 ，已備，已備反沖時(shí)樹脂層的擴(kuò)脹。反沖時(shí)樹脂層的擴(kuò)脹。溶液分布裝置：溶液分布裝置：在交換罐的上部，以使含有被交換離子的在交換罐的上部，以使含有被交換離子的溶液、解吸液或再生劑能在整個(gè)罐截面上均勻地通過(guò)樹溶液、解吸液或再生劑能在整個(gè)罐截面上均勻地通過(guò)樹脂層。脂層。底部裝有