固液分離設(shè)備

1、時(shí)間：二O二一年七月二十九日固液別離設(shè)備之邯鄲勺丸創(chuàng)作時(shí)間：二O二一年七月二十九日汪雷 2012170183摘要：固液別離（solid-liquid separation）就是把生產(chǎn)中 含水的中間或最終產(chǎn)品（包含排出物）的液相和固相分隔，即從懸 浮液中將固體顆粒與液相別離的作業(yè).隨著現(xiàn)代制藥產(chǎn)業(yè)技術(shù)的成 長(zhǎng),現(xiàn)代制藥產(chǎn)業(yè)對(duì)固液別離的依賴性日益顯現(xiàn)，本文概述了固液 別離在制藥產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的情況.簡(jiǎn)要評(píng)述了我國(guó)制藥產(chǎn)業(yè)中固液 別離設(shè)備的成長(zhǎng)現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)外固液別離技術(shù)研究與成長(zhǎng)的概略.關(guān)頭詞：固液別離制藥產(chǎn)業(yè)別離設(shè)備引言相系分為兩大類：一是在連續(xù)相和分離相之間沒(méi)有相界面、別 離較難的均相物系.二是在連

2、續(xù)相和分離相之間存在著明顯的相界 面非均相物系.非均相物系由分離相和連續(xù)相組成,兩相物理性質(zhì) 不合,因此可以用機(jī)械的辦法將兩相別離.固液別離可以分為兩大 類：一是沉降別離，一是過(guò)濾別離.沉降別離是顆粒相對(duì)于流體 （靜止或運(yùn)動(dòng)）運(yùn)動(dòng)的過(guò)程.過(guò)濾別離是流體相對(duì)于固體顆粒床層 運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)固液別離的過(guò)程.1、固液別離設(shè)備分類固液別離設(shè)備也可以相應(yīng)地分為兩大類.在此基礎(chǔ)上，按照推 動(dòng)力和操縱特征進(jìn)一步細(xì)分為若干種固液別離設(shè)備，如表1所示. 品類單一的固液別離設(shè)備使用戶有更大規(guī)模的選擇,對(duì)于固液別離 的問(wèn)題，一般總能找到最合適的固液別離設(shè)備.然而，正是由于種類 很多,一般用戶對(duì)各類設(shè)備性能和缺乏深刻理解，

3、所以在選擇最合 適的固液別離設(shè)備時(shí)總有許多困難.由于設(shè)備選擇不當(dāng)，不克不及 滿足技術(shù)要求的情況其實(shí)很多見(jiàn).下文便介紹了一般經(jīng)常使用的固 液別離設(shè)備,和固液別離設(shè)備選擇的一般辦法.當(dāng)前除經(jīng)常使用的固液別離設(shè)備與技術(shù)如真空過(guò)濾機(jī)和壓濾 機(jī),過(guò)濾和沉降離心機(jī)，普通沉降濃密機(jī)（強(qiáng)化和高效濃度機(jī)），普 通澄清機(jī)，有預(yù)涂層的過(guò)濾機(jī)、壓濾機(jī)和深層床過(guò)濾機(jī)，上向式別離 的氣浮機(jī)，篩分、水力旋流器、磁別離、泡沫浮選以及凝聚和絮凝、 助濾劑、洗滌、過(guò)濾介質(zhì)及其選擇等.表一固液別離設(shè)備主要類型一覽表1別離原理推動(dòng)力操縱特征典型設(shè)備沉降重力連續(xù)操縱連續(xù)沉降槽（鼓）連續(xù)濃縮器 連續(xù)澄清器 流化床澄 清器 斜板分級(jí)機(jī)螺旋

4、分級(jí)機(jī)，逆流分級(jí)機(jī)，泡沫浮選器間隙操縱間隙沉降槽（鼓）沉降桶 澄清池離心力靜止壁液固旋流器液液固旋流器轉(zhuǎn)動(dòng)連續(xù)卸料臥螺離心機(jī)立螺離心機(jī)碟式別離機(jī)螺碟離心機(jī)官式 別離機(jī)室式別離機(jī)，離心濃縮機(jī)壁間隙卸料敝液管離心機(jī)刮刀卸料沉降離心機(jī)電磁力高梯度磁別離器靜電別離器電滲析脫水機(jī)過(guò)濾重力連續(xù)操縱帶式過(guò)濾器振動(dòng)篩格柵間隙操縱重力過(guò)濾器 砂層過(guò)濾器 袋式過(guò)濾器真空連續(xù)操縱轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)圓盤真空過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)真空過(guò)濾翻盤 真空過(guò)濾機(jī)帶式真空過(guò)濾機(jī)間隙操縱真空吸濾器 真空葉濾機(jī)努契過(guò)濾器加壓連續(xù)操縱加壓轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)加壓圈盤過(guò)濾機(jī)加壓帶式過(guò)濾 旋葉 濾機(jī)，連續(xù)壓濾機(jī)，螺旋壓濾機(jī)，螺旋壓榨機(jī)，錐 盤壓榷機(jī)旋葉壓濾機(jī)，帶式

5、壓間隙操縱板框壓濾機(jī)，壓濾機(jī)，管式壓濾貌魏躲加壓葉濾機(jī)，離心 力卸料加壓圓盤過(guò)濾機(jī)，筒式濾機(jī),預(yù)涂層過(guò)濾機(jī)離心力連續(xù)卸料活塞離心機(jī)，離心力卸料離心機(jī)，振動(dòng)離心機(jī)進(jìn)動(dòng)離心 機(jī)，螺旋過(guò)濾離心，導(dǎo)向通道式過(guò)濾離心機(jī)間隙卸料三足式離心機(jī) 刮刀離心機(jī) 上懸式離心機(jī)2、沉降別離設(shè)備沉降是依靠外力的作用,利用分離物質(zhì)（固相）與分離介質(zhì)（液 相）的密度差別，使之產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而實(shí)現(xiàn)固液別離的過(guò)程.分為 重力沉降和離心沉降.重力沉降操縱的外力是重力,適用于別離較 大的固體顆粒；離心沉降操縱的外力是慣性離心力,適于別離兩相 密度差較小，顆粒粒度較細(xì)的非均相物系.顆粒沉降過(guò)程一受力闡發(fā)2顆粒與流體在力場(chǎng)中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)

6、時(shí)，受到三個(gè)力的作用： 質(zhì)量力F、浮力Fb、曳力Fd.對(duì)于一定的顆粒和流體，重力F、浮力Fb 一定,但曳力Fd卻隨著顆粒運(yùn)動(dòng)速度而變更.當(dāng)顆粒運(yùn)動(dòng)速度u 等于某一數(shù)值后達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)顆粒所受的諸力之和為零.球形顆粒的自由沉降速度自由沉降：顆粒在重力沉降過(guò)程中不受周圍顆粒和器壁影響的 沉降.攪擾沉降：固體顆粒在沉降過(guò)程中，因顆粒之間的相互影響而 使顆粒不克不及正常沉降的過(guò)程.球形顆粒在靜止流體中沉降時(shí)，顆粒受到的作用力有重力、浮 力和阻力.當(dāng)合力為零時(shí)，顆粒相對(duì)于流體的運(yùn)動(dòng)速度稱為沉降速 度,又稱為“終端速度.終端速度計(jì)算式：4 gd (p- p)其中*是顆粒沉降時(shí)的阻力系數(shù).并且是顆粒對(duì)流

7、體作相對(duì) 運(yùn)動(dòng)時(shí)的雷諾數(shù)Re的函數(shù). 與Re的關(guān)系可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，球形顆 粒(6s=1)的沉降速度曲線分為三個(gè)區(qū)域，即：滯流區(qū)-4 RefW 24Re18 5過(guò)渡匾=0|e湍流區(qū) 匚=0.44( 103WRet 2X105)d2 (p -p)g(1)滯流區(qū) u =z對(duì)應(yīng)各區(qū)的沉降速度ut的計(jì)算式為:18日u = 0.27 ；d(pp)R 爵時(shí)間g二O二一年七月二十九日過(guò)渡區(qū) (3)湍流區(qū) u = 1.74S$ -P)g， P顆粒受力闡發(fā)及圖表三影響重力沉降的因素顆粒形狀：同一性質(zhì)的固體顆粒，非球形顆粒的沉降阻力比 球形顆粒的大的多，因此其沉降速度較球形顆粒的要小一些.攪擾沉降：當(dāng)顆粒的體積濃度0

8、.2%時(shí)，攪擾沉降不容忽視.器壁效應(yīng)：當(dāng)容器較小時(shí)，容器的壁面和底面均能增加顆粒 沉降時(shí)的曳力，使顆粒的實(shí)際沉降速度較自由沉降速度低.重力沉降設(shè)備沉降槽3：籍重力沉降從懸浮液中別離出固體顆粒的設(shè)備稱 為沉降槽.如用于低濃度懸浮液別離時(shí)亦稱為澄清器；用于中等濃度懸浮液的濃縮時(shí)，常稱為濃縮器或增稠器.沉降槽適于處理顆粒不太小、濃度不太高，但處理量較大 的懸浮液的別離.這種設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可連續(xù)操縱且增稠物濃 度較均勻的優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是設(shè)備龐大，占地面積大、別離效率較低.離心沉降設(shè)備32 123 IM 1 +I .排料置2輕隧3重痼碟式離心機(jī)：可快速連續(xù)的對(duì)固液 和液液進(jìn)別離，是立式離心機(jī)的一種， 轉(zhuǎn)

9、鼓裝在立軸上端，通過(guò)傳動(dòng)裝置由電 動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)而高速旋轉(zhuǎn).轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有一組互 相套疊在一起的碟形零件一碟片.碟片 與碟片之間留有很小的間隙.懸浮液 （或乳濁液）由位于轉(zhuǎn)鼓中心的進(jìn)料管加入轉(zhuǎn)鼓.當(dāng)懸浮液（或乳 濁液）流過(guò)碟片之間的間隙時(shí)，固體顆粒（或液滴）在離心機(jī)作用 下沉降到碟片上形成沉渣（或液層）.沉渣沿碟片概略滑動(dòng)而脫離 碟片并積聚在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)直徑最大的部位,別離后的液體從出液口排出 轉(zhuǎn)鼓.碟片的作用是縮短固體顆粒（或液滴）的沉降距離、擴(kuò)大轉(zhuǎn) 鼓的沉降面積，轉(zhuǎn)鼓中由于裝置了碟片而大大提高了別離機(jī)的生產(chǎn) 能力.積聚在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的固體在別離機(jī)停機(jī)后拆開轉(zhuǎn)鼓由人工清除， 或通過(guò)排渣機(jī)構(gòu)在不斷機(jī)的情況下從轉(zhuǎn)鼓中排

10、出.臥式螺旋沉降離心機(jī)4：臥螺離心機(jī)是一種臥式螺旋卸料、 連續(xù)操縱的沉降設(shè)備.本類離心機(jī)任務(wù)原理為：轉(zhuǎn)鼓與螺旋以一定 差速同向高速旋轉(zhuǎn)，物料由進(jìn)料管連續(xù)引入輸料螺旋內(nèi)筒，加速后 進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，在離心力場(chǎng)作用下,較重的固相物沉積在轉(zhuǎn)鼓壁上形成 沉渣層.輸料螺旋將沉積的固相物連續(xù)不竭地推至轉(zhuǎn)鼓錐端，經(jīng)排 渣口排出機(jī)外.較輕的液相物則形成內(nèi)層液環(huán)，由轉(zhuǎn)鼓大端溢流口 連續(xù)溢出轉(zhuǎn)鼓，經(jīng)排液口排出機(jī)外.3、過(guò)濾別離設(shè)備中藥提取液中有效成分與多糖及其他無(wú)效成分的別離，發(fā)酵卜浮液Tfeliox液的預(yù)處理，液體制劑去除熱源 等單元操縱都是制藥生產(chǎn)中的過(guò)濾別離過(guò)程.依照過(guò)濾的原理不 合可以分為濾餅過(guò)濾和深層過(guò) 濾兩種

11、辦法.濾餅過(guò)濾：固體堆積在濾材上并架橋形成濾餅層的過(guò)濾方法.深層過(guò)濾：指顆粒沉積在床層內(nèi)部的孔道壁上而其 實(shí)不形成濾餅的過(guò)濾方法.A.過(guò)濾基本方程式：過(guò)濾基本方程式暗示過(guò)濾過(guò)程中某一瞬間的過(guò)濾速率與各有 關(guān)因素的相互關(guān)系.對(duì)于不成壓縮性濾餅有如下計(jì)算式：B.過(guò)濾設(shè)備板框壓濾機(jī)：混合液流經(jīng)過(guò)濾介質(zhì)（濾布），固體停留在濾布上， 并逐漸在濾布上堆積形成過(guò)濾泥餅.而濾液部分則滲透過(guò)濾布，成 為不含固體 的清液.與 其它固液別 離設(shè)備相比， 壓濾機(jī)過(guò)濾 后的泥餅有 更高的含固 率和優(yōu)良的 別離效果.真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)5:它有一水平轉(zhuǎn)鼓，鼓壁開孔，鼓面上鋪以支承 板和濾布，組成過(guò)濾面.過(guò)濾面下的空間分紅若干離

12、隔的扇形濾室. 各濾室有導(dǎo)管與分派閥相通.轉(zhuǎn)鼓每旋轉(zhuǎn)一周，各濾室通過(guò)分派閥 輪流接通真空系統(tǒng)和壓縮空氣系統(tǒng)，順序完成過(guò)濾、洗渣、吸干、 卸渣和過(guò)濾介質(zhì)（濾布）再生等操縱.在轉(zhuǎn)鼓的整個(gè)過(guò)濾面上，過(guò)濾 區(qū)約占圓周的1/3,洗渣和吸干區(qū)占1/2,卸渣區(qū)占1/6,各區(qū)之間有過(guò)渡段.過(guò)濾時(shí)轉(zhuǎn)鼓下部沉浸在懸浮液中 緩慢旋轉(zhuǎn).沉沒(méi)在懸浮液內(nèi)的濾室與真空 系統(tǒng)連通，濾特鼓真空過(guò)濾機(jī)液被吸出過(guò)濾 機(jī)，固體顆粒則被吸附在過(guò)濾面上形成濾渣.濾室隨轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)離開 懸浮液后,繼續(xù)吸去濾渣中飽含的液體.當(dāng)需要除去濾渣中殘留的 濾液時(shí)，可在濾室旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)鼓上部時(shí)噴灑洗滌水.這時(shí)濾室與另一 真空系統(tǒng)接通，洗滌水透過(guò)濾渣層置換顆粒

13、之間殘存的濾液.濾液 被吸入濾室，并單獨(dú)排出，然后卸除已經(jīng)吸干的濾渣.這時(shí)濾室與壓 縮空氣系統(tǒng)連通，反吹濾布松動(dòng)濾渣，再由刮刀刮下濾渣.壓縮空氣(或蒸汽)繼續(xù)反吹濾布，可疏通孔隙，使之再生.4、新式設(shè)備介紹6陶氏化學(xué)公司(NYSE:DOW )推出一種針對(duì)高難度水處理的獲獎(jiǎng)創(chuàng)新產(chǎn)品：TEQUATICTMPLUS精密顆粒過(guò)濾器.憑借其 專利設(shè)計(jì)，TEQUATICTM PLUS精密顆粒過(guò)濾 器將連續(xù)清洗、錯(cuò)流過(guò)濾以及離心別離和固體收集功效集成于一個(gè)裝置中，此技術(shù)已經(jīng)在諸多應(yīng)用領(lǐng)域證 明了其重要價(jià)值.a）針對(duì)高難度水處理的技術(shù)TEQUATICTM PLUS精密顆粒過(guò)濾器由陶氏化學(xué)公司的全資Figure

14、 1:子公司 Clean Filtration Technologies LLC （簡(jiǎn)稱 “CFT”）生 產(chǎn).TEQUATICTM PLUS精密顆粒過(guò)濾器在高難度水處理領(lǐng)域是一項(xiàng) 具有突破性的產(chǎn)品，能夠可 靠、穩(wěn)定且經(jīng)濟(jì)地處理總懸浮 固體顆粒（TSS）極高并且變 更規(guī)模極大的原水，克服諸如 濾芯、濾袋和多介質(zhì)過(guò)濾器等 傳統(tǒng)技術(shù)存在的各類缺點(diǎn).該 技術(shù)可以處理固體顆粒含量 從1到10,000毫克/升的原水 而無(wú)須頻繁改換濾片，即使是在有油的情況下亦是如 此.TEQUATICTM PLUS精密顆粒過(guò)濾器不但為水處理領(lǐng)域帶來(lái)一系 列全新的可能性，并且亦使客戶能夠在更廣的規(guī)模內(nèi)選擇陶氏水 處理及過(guò)程解

15、決計(jì)劃所提供的水凈化和別離技術(shù)產(chǎn)品.b）性能優(yōu)勢(shì)與其它技術(shù)不合,TEQUATICTM PLUS精密顆粒過(guò)濾器可以在 實(shí)現(xiàn)極高的水回收率（一般都不低于99%）的同時(shí)，穩(wěn)定地過(guò)濾固 體顆粒含量高并且變更極大的原水，設(shè)備維護(hù)量、污堵情況以及反 沖洗周期均大幅度減少，并且不存在改換濾芯或?yàn)V袋的問(wèn)題.c）應(yīng)用的多樣性TEQUATICTM PLUS精密顆粒過(guò)濾器專門針對(duì)非飲用水應(yīng)用領(lǐng)域. 其功效很是靈活，可作為一級(jí)過(guò)濾器、超濾（UF）和反滲透（R0） 的預(yù)過(guò)濾器,亦可作為水再利用技術(shù)之后的后過(guò)濾器.d）關(guān)頭技術(shù)TEQUATICTM PLUS精密顆粒過(guò)濾器利用原水進(jìn)入過(guò)濾器后的 壓力，使水流在過(guò)濾室中快速?zèng)_刷,推動(dòng)過(guò)濾室中的扇葉，將原水中 較大的顆?？焖?均勻地帶入過(guò)濾 室,通過(guò)離心力 將較重的固體顆 粒離心到過(guò)濾室 的壁上，并且在重力的作用下漸漸沉降,進(jìn)入下方的收集室.較為潔凈的過(guò)濾水則 在壓力作用下通過(guò)過(guò)濾膜，從上方流出.沒(méi)有通過(guò)過(guò)濾膜的水則從 下方再次進(jìn)入循環(huán).參考文獻(xiàn)：李永改，彭安均,張鵬.兩種經(jīng)常使用固液別離技術(shù)的闡 發(fā)與比較J.科技信息.2010(21)張俊福，余承烈.高效固液別離設(shè)備的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)J. 凈水技術(shù).2005(01)張慧，孫世鋼.螺旋式