固液分離設備

固液分離設備之袁州冬雪創(chuàng)作汪雷2012170183摘要：固液分離（solid-liquidseparation）就是把生產(chǎn)中含水的中間或最終產(chǎn)品（包含排出物）的液相和固相分開，即從懸浮液中將固體顆粒與液相分離的作業(yè).隨著現(xiàn)代制藥工業(yè)技術的發(fā)展，現(xiàn)代制藥工業(yè)對固液分離的依賴性日益顯現(xiàn)，本文概述了固液分離在制藥工業(yè)范疇應用的情況.簡要評述了我國制藥工業(yè)中固液分離設備的發(fā)展現(xiàn)狀和國表里固液分離技術研究與發(fā)展的概況.關鍵詞：固液分離制藥工業(yè)分離設備引言相系分為兩大類：一是在持續(xù)相和分散相之間沒有相界面、分離較難的均相物系.二是在持續(xù)相和分散相之間存在著分明的相界面非均相物系.非均相物系由分散相和持續(xù)相組成，兩相物感性質分歧，因此可以用機械的方法將兩相分離.固液分離可以分為兩大類：一是沉降分離，一是過濾分離.沉降分離是顆粒相對于流體（運動或運動）運動的過程.過濾分離是流體相對于固體顆粒床層運動而實現(xiàn)固液分離的過程.1、固液分離設備分類固液分離設備也可以相應地分為兩大類.在此基礎上，根據(jù)推動力和操縱特征進一步細分為若干種固液分離設備，如表1所示.品類繁多的固液分離設備使用戶有更大范圍的選擇,對于固液分離的問題，一般總能找到最合適的固液分離設備.然而，正是由于種類很多，一般用戶對各種設備性能和缺乏深刻懂得,所以在選擇最合適的固液分離設備時總有許多堅苦.由于設備選擇不當，不克不及知足技術要求的情況其實很多見.下文便先容了一般常常使用的固液分離設備,和固液分離設備選擇的一般方法.當前除常常使用的固液分離設備與技術如真空過濾機和壓濾機，過濾和沉降離心機，普通沉降稠密機（強化和高效濃度機），普通澄清機，有預涂層的過濾機、壓濾機和深層床過濾機，上向式分離的氣浮機，篩分、水力旋流器、磁分離、泡沫浮選以及凝集和絮凝、助濾劑、洗滌、過濾介質及其選擇等.表一固液分離設備主要類型一覽表[1]分離原理推動力操縱特征典型設備沉降重力持續(xù)操縱持續(xù)沉降槽（鼓）持續(xù)稀釋器持續(xù)澄清器流化床澄清器斜板分級機螺旋分級機，逆流分級機，泡沫浮選器間隙操縱間隙沉降槽（鼓）沉降桶澄清池

向心力運動壁液固旋流器液液固旋流器轉動壁持續(xù)卸料臥螺離心機立螺離心機碟式分離機螺碟離心機官式分離機至式分離機,離心稀釋機間隙卸料敝液管離心機刮刀卸料沉降離心機電磁力高梯度磁分離器靜電分離器電滲析脫水機過濾重力持續(xù)操縱帶式過濾器振動篩格柵間隙操縱重力過濾器砂層過濾器袋式過濾器真空持續(xù)操縱轉鼓真空過濾機圓盤真空過濾機轉臺真空過濾翻盤真空過濾機帶式真空過濾機間隙操縱真空吸濾器真空葉濾機努契過濾器加壓持續(xù)操縱加壓轉鼓過濾機加壓圈盤過濾機加壓帶式過濾旋葉濾機，持續(xù)壓濾機，螺旋壓濾機，螺旋壓榨機，錐盤壓榷機旋葉壓濾機，帶式壓間隙操縱板框壓濾機，壓濾機，管式壓濾貌魏躲加壓葉濾機，向心力卸料加壓圓盤過濾機，筒式濾機，預涂層過濾機向心力持續(xù)卸料活塞離心機，向心力卸料離心機，振動離心機進動離心機，螺旋過濾離心，導向通道式過濾離心機間隙卸料三足式離心機刮刀離心機上懸式離心機2、沉降分離設備沉降是依靠外力的作用，操縱分散物質（固相）與分散介質（液相）的密度差別，使之發(fā)生相對運動，而實現(xiàn)固液分離的過程.分為重力沉降和離心沉降.重力沉降操縱的外力是重力，適用于分離較大的固體顆粒；離心沉降操縱的外力是慣性向心力，適于分離兩相密度差較小，顆粒粒度較細的非均相物系.顆粒沉降過程＜一＞受力分析⑵顆粒與流體在力場中作相對運動時，受到三個力的作用：質量力F、浮力Fb、曳力Fd.對于一定的顆粒和流體，重力F、浮力Fb一定，但曳力Fd卻隨著顆粒運動速度而變更.當顆粒運動速度u等于某一數(shù)值后達到勻速運動，這時顆粒所受的諸力之和為零.<二>球形顆粒的自由沉降速度自由沉降：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克不及正常沉降的過程.球形顆粒在運動流體中沉降時，顆粒受到的作用力有重力、浮力和阻力.當合力為零時，顆粒相對于流體的運動速度稱為沉降速度，又稱為“終端速度.終端速度計算式：其呢美顆粒沉降時的阻力系數(shù).而且是顆粒對流體作相對運動時的雷諾數(shù)Re的函數(shù).與Re的關系可由實驗測定，球形顆粒(Os=1)的沉降速度曲線分為三個區(qū)域，即：滯流區(qū)6=蘭R(10-4<RetV2)過渡區(qū)Ret=<￡思R0.6e湍流區(qū)6=0.44(103WRet<2X105)

對應各區(qū)的沉降速度ut的計算式為:?、5去Dd2(P-P)g18日d(p-p)R18日d(p-p)R0.6^~P泓(P丁P)g(2)過渡區(qū)七=0.27(3)湍流區(qū)匕=1.74＜三＞影響重力沉降的因素顆粒形狀：同一性質的固體顆粒，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.干擾沉降：當顆粒的體積濃度＞0.2%時，干擾沉降不容忽視.器壁效應：當容器較小時，容器的壁面和底面均能增加顆粒沉降時的曳力，使顆粒的實際沉降速度較自由沉降速度低.重力沉降設備

沉降槽[3]:籍重力沉降從懸浮液中分離出固體顆粒的設備稱為沉降槽.如用于低濃度懸浮液分離時亦稱為澄清器；用于中等濃度懸浮液的稀釋時，常稱為稀釋器或增稠器.我池冏忡is漿料匝力沉降,斗心姓轉杷徽援轉動.我池冏忡is漿料匝力沉降,斗心姓轉杷徽援轉動.轉速為飽i-i轉,分弋％..轉相將底部糊漿狀物桐w.至中心底部，排山-清時I.方溢流“宵整雨山我#劫詢制作I.供料置2較淹3I.供料置2較淹3重演離心沉降設備碟式離心機：可疾速持續(xù)的對固液和液液進分離，是立式離心機的一種，轉鼓裝在立軸上端，通過傳動裝置由電動機驅動而高速旋轉.轉鼓內(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）由位于轉鼓中心的進料管加入轉鼓.當懸浮液（或乳濁液）流過碟片之間的間隙時，固體顆粒（或液滴）在離心機作用下沉降到碟片上形成沉渣（或液層）.沉渣沿碟片概況滑動而脫離碟片并積聚在轉鼓內(nèi)直徑最大的部位，分離后的液體從出液口排出轉鼓.碟片的作用是縮短固體顆粒（或液滴）的沉降間隔、擴展轉鼓的沉降面積，轉鼓中由于裝置了碟片而大大提高了分離機的生產(chǎn)才能.積聚在轉鼓內(nèi)的固體在分離機停機后拆開轉鼓由人工清除，或通過排渣機構在不斷機的情況下從轉鼓中排出.臥式螺旋沉降離心機［4］：臥螺離心機是一種臥式螺旋卸料、持續(xù)操縱的沉降設備.本類離心機工作原理為：轉鼓與螺旋以一定差速同向高速旋轉，物料由進料管持續(xù)引入輸料螺旋內(nèi)筒，加速后進入轉鼓，在向心力場作用下，較重的固相物沉積在轉鼓壁上形成沉渣層.輸料螺旋將沉積的固相物持續(xù)不竭地推至轉鼓錐端，經(jīng)排渣口排出機外.較輕的液相物則形成內(nèi)層液環(huán)，由轉鼓大端溢流口持續(xù)溢出轉鼓，經(jīng)排液口排出機外.3、過濾分離設備

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)中的過濾分離過程.依照過濾的原理分歧可以分為濾餅過濾和深層過濾兩種方法.濾餅過濾：固體堆積在濾材上并架橋形成濾餅層的過濾方式.深層過濾:指顆粒沉積在床層外部的孔道壁上而其實不形成濾餅的過濾方式.A.過濾基本方程式：過濾基本方程式暗示過濾過程中某一瞬間的過濾速率與各有關因素的相互關系.對于不成壓縮性濾餅有如下計算式：B,過濾設備機：混合液流顛末濾介質（濾布），固體極柩式壓源機板框壓濾

停留在濾布上，并逐漸在濾布上堆積形成過濾泥餅.而濾液部分則滲透過濾布，成為不含固體的清液.與其它固液分離機：混合液流顛末濾介質（濾布），固體極柩式壓源機轉鼓真空過濾機真空轉鼓過濾機[5]:它有一水平轉鼓，鼓壁開孔，鼓面上鋪以支承板和濾布，構成過濾面.過濾面下的空間分成若干隔開的扇形濾室.各濾室有導管與分配閥相通.轉鼓每旋轉一周，各濾室通過分配閥輪番接通真空系統(tǒng)和壓縮空氣系統(tǒng)，順序完成過濾、洗渣、吸干、卸渣和過濾介質（濾布）再生等操縱.在轉鼓的整個過濾面上，過濾區(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)之間有過渡段.過濾時轉鼓下部沉浸在懸浮液中緩慢旋轉.沉沒在懸浮液內(nèi)的濾室與真空系統(tǒng)連通，濾液被吸出過濾機，固體顆粒則被吸附在過濾面上形成濾渣.濾室隨轉鼓旋轉分開懸浮液后，繼續(xù)吸去濾渣中飽含的液體.當需要除去濾渣中殘留的濾液時，可在濾室旋轉到轉鼓上部時噴灑洗滌

水.這時濾室與另外一真空系統(tǒng)接通，洗滌水透過濾渣層置換顆粒之間殘存的濾液.濾液被吸入濾室，并單獨排出，然后卸除已經(jīng)吸干的濾渣.這時濾室與壓縮空氣系統(tǒng)連通，反吹濾布松動濾渣，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.轉鼓真空過濾機4、新式設備先容[6]陶氏化學公司（NYSE:DOW）推出一種針對高難度水處理的獲獎創(chuàng)新產(chǎn)品：TEQUATICTMPLUS緊密顆粒過濾器.憑借其專利設計，TEQUATICTMPLUS緊密顆粒過濾器將持續(xù)清洗、錯流過濾以及離心分離和固體收集功能集成于一個裝置中，此技術已經(jīng)在諸多應用范疇證了然其重要價值.a）針對高難度水處理的技術Figure7:niterTEQUATICTMPLUS緊密顆粒過濾器由陶氏化學公司的全資子公司CleanFiltrationTechnologiesLLC（簡稱“CFT”）生產(chǎn).TEQUATICTMPLUS緊密顆粒過濾器在高難度水處理范疇是一項具有突破性的產(chǎn)品，可以靠得住、穩(wěn)定且經(jīng)濟地處理總懸浮固體顆粒（TSS）極高而且變更范圍極大的原水，降服諸如濾芯、濾袋和多介質過濾器等傳統(tǒng)技術存在的各種缺點.該技術可以處理固體顆粒含量從1到10,000毫克/升的原水而無須頻繁更換濾片，即使是在有油的情況下亦是如此.TEQUATICTMPLUS緊密顆粒過濾器不但為水處理范疇帶來一系列全新的可以性，而且亦使客戶可以在更廣的范圍內(nèi)選擇陶氏水處理及過程處理方案所提供的水污染和分Figure7:niterb）性能優(yōu)勢與其它技術分歧，TEQUATICTMPLUS緊密顆粒過濾器可以在實現(xiàn)極高的水回收率（一般都不低于99%）的同時，穩(wěn)定地過濾固體顆粒含量高而且變更極大的原水，設備維護量、污堵情況以及反沖洗周期均大幅度減少，而且不存在更換濾芯或濾袋的問題.c）應用的多樣性TEQUATICTMPLUS緊密顆粒過濾器專門針對非飲用水應用范疇.其功能非常矯捷，可作為一級過濾器、超濾（UF）和反滲透（RO）的預過濾器，亦可作為水再操縱技術之后的后過濾器.

d)關鍵技術TEQUATICTMPLUS緊密顆粒過濾器操縱原水進入過濾器后的壓力，使水流在過濾室中疾速沖刷，推動過濾室中的扇葉，將原水中較大的顆粒疾速平均地帶入過濾室，通過向心力將較重的固體顆粒離心到過濾室的壁上，而且在重力的作用下漸漸沉降，進入下方的收集室.較為干凈的過濾水則在壓力作用下通過過濾膜，從上方流出.沒有通過過濾膜的水則從下方再次進入循環(huán).參考文獻:李永改，彭安均,張鵬.兩種常常使用固液分離技術的分析與比較[J].科技信息.2010(21)張俊福，余承烈.高效固液分離設備的設計和試驗[J].清水技術.2