淺談化工單元操作——分離操作

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1、淺談化工單元操作——分離操作 新員工進(jìn)公司后，基本上接觸到的培訓(xùn)主要是GMP上，安全上和工藝操作上的，而我們公司生產(chǎn)的都是化學(xué)合成藥品，對(duì)于化學(xué)合成方面的一些基本操作原理方面的培訓(xùn)較少，近期在看化工單元基本操作方面的書籍，其中有部分內(nèi)容比較好，給大家總結(jié)分享一下。 一、混合物 混合物的分離是化工生產(chǎn)中的重要過程?；旌衔镆话惴譃榫嗷旌衔锖头蔷嗷旌衔?。由相同相態(tài)組成的混合物稱為均相物系，由不同相態(tài)組成的混合物稱為非均相物系。 混合物 均相混合物 非均相混合物 物系內(nèi)部各處物料性質(zhì)均勻而且不存在相界面的混合物。 例如：互溶溶液及混合氣體 物系內(nèi)部有隔開兩相的界面存在且界

2、面兩側(cè)的物料性質(zhì)截然不同的混合物。 例如 固體顆粒和氣體構(gòu)成的含塵氣體 固體顆粒和液體構(gòu)成的懸浮液 不互溶液體構(gòu)成的乳濁液 液體顆粒和氣體構(gòu)成的含霧氣體 二、分離方式 1、均相物系的分離 通常是先造成一個(gè)非均相物系，如用蒸餾，萃取等方式使均相混合物變成非均相混合物，再用機(jī)械分離的方法分離。 2、非均相物系的分離： 由于非均相物的兩之的密度等物理特性差異較大，因此常采用機(jī)械方法進(jìn)行分離。按兩相運(yùn)動(dòng)方式的不同，機(jī)械分離大致分為沉降和過濾兩種操作。 三、沉降 沉降是指在外力作用下，使密度或顆粒尺寸不同的兩種物質(zhì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到兩相分離的目的。根據(jù)所受

3、力的不同，沉降可分為重力沉降和離心沉降。 1、 重力沉降：在重力的作用下，顆粒與流體之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)分離的操作過程，稱為重力沉降。 影響顆粒沉降的因素： 1）顆粒特性： 對(duì)于同種顆粒，球形顆粒的沉降速度大于非球形顆粒的沉降速度；直徑越大，密度越大，沉降速度越大；顆粒的濃度越大，沉降時(shí)受周圍顆粒的影響越大，沉降速度越慢。 2）流體的性質(zhì)： 流體與顆粒的密度差越大，沉降速度越大；流體的黏度越大，沉降速度越慢。液體物料隨著溫度的身高，黏度會(huì)下降。 3）流體的流動(dòng)狀態(tài) 流體應(yīng)盡可能的處于穩(wěn)定的低速流動(dòng)狀態(tài)，以減少干擾，提高分離效率 4）容器的壁效應(yīng) 在沉降過程中，由于器壁對(duì)顆

4、粒產(chǎn)生摩擦而減小沉降速度； 2、離心沉降：是利用慣性離心力的作用使固體顆粒產(chǎn)生與流體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)分離的操作方式。 在慣性離心力的作用下，顆粒隨介質(zhì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于顆粒的密度大于介質(zhì)的密度，它所產(chǎn)生的離心力大于介質(zhì)，在慣性離心力的作用下沿徑向方向沉降，固體顆粒被甩向外圍，沿器壁沉降下來。 由于離心力比重力大得多，因此離心沉降速度比重力沉降速度大得多，分離效果也好得多 重力沉降：較大顆粒的分離(直徑d＞75um) 離心沉降：較小顆粒的分離(直徑d＞5um)。 四、過濾 1、過濾是指在推動(dòng)力的作用下，使懸浮液通過一種多孔性物質(zhì)的隔層，流體從隔層的小孔中流過，其中固體顆粒被

5、截留在隔層上，從而使懸浮液中的固體顆粒分離出來的操作。 根據(jù)對(duì)動(dòng)力的不同，過濾可分為三種類型 u 重力過濾：利用懸浮液本身液柱重力作為過濾推動(dòng)力的過濾 u 離心過濾：利用離心力作為過濾推動(dòng)力的過濾 u 壓差過濾：依靠濾餅上游和濾液出口之間壓力差推動(dòng)而進(jìn)行的過濾，稱為壓差過濾，它包括兩種類型，加壓過濾（在懸浮液上面加壓的過濾）和減壓過濾（在過濾介質(zhì)下面抽真空，也叫真空過濾）。 2、過濾介質(zhì)：過濾介質(zhì)的作用是使濾液通過，截留固體顆粒及支承濾餅，所以對(duì)過濾介質(zhì)的基本要求是：具有多孔性，阻力小，液體易通過；化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕、耐高溫；具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。 工業(yè)上常用的過濾介質(zhì)：織狀物介質(zhì)

6、（棉麻等天然纖維或合成纖維）、粒狀介質(zhì)（細(xì)沙、硅藻土等）、多孔固體介質(zhì)（多孔陶瓷等）。 3、過濾操作的基本過程 （1）過濾：過濾進(jìn)行的階段，懸浮液通過過濾介質(zhì)成為澄清液，流體從隔層的小孔中通過，固體顆粒被截留在隔層上，從而使懸浮液中的固體分離出來 （2）洗滌：濾餅的空隙中還存有部分濾液，將部分濾液從濾餅中清洗出來，稱為洗滌 （3）去濕：洗滌后用壓縮空氣吹干或用真空吸干 （4）卸料：將濾餅卸下 （5）復(fù)原：卸料后，要將過濾機(jī)進(jìn)行復(fù)原，以便進(jìn)行下一輪過濾操作。 4、影響過濾速率的因素 （1）懸浮液的性質(zhì) 懸浮液的黏度越小，過濾速度越快。因此，適當(dāng)?shù)膶V液預(yù)熱，使其黏度下降。

7、 （2）過濾推動(dòng)力 要使過濾順利進(jìn)行，必須保持一定的過濾推動(dòng)力，采用離心獲得離心力或加壓（抽真空）的方式獲得較大的壓差，但這些方式只適用于不可壓縮濾餅。 （3）過濾介質(zhì)和濾餅性質(zhì) 過濾介質(zhì)的孔隙越大，過濾速率越高 濾餅的顆粒越大，濾餅的緊密度就大、過濾速率就高。 濾餅的厚度越厚，過濾速率就越慢。 五、各種分離方式在公司中的應(yīng)用 上面介紹了分離操作的一些原理和基本概念及一些分離的影響因素，下面介紹一些這些原理在公司的應(yīng)用。 1、沉降方面 （1）重力沉降應(yīng)用：磺胺二甲嘧啶母液地池 磺胺二甲嘧啶的母液地池就是通過重力沉降的原理，達(dá)到固液分離的效果，上面也介紹了一些影響固液分離

8、的因素，我們可以研究這些影響因素，增加沉降速度，達(dá)到更高的回收率。 （2）離心沉降應(yīng)用：旋風(fēng)分離器 旋風(fēng)分離器是在氣流粉碎機(jī)收集物料的裝置，含塵氣體以較高的線速度沿切向進(jìn)入，在外筒與排氣管間形成旋轉(zhuǎn)向下的外旋流，到達(dá)錐底后以相同的旋向折轉(zhuǎn)向上，形成內(nèi)旋流，到上部排氣管流出。顆粒在內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)流場中受離心力作用向器壁方向拋出，沿壁面下落到排灰口排出，得到凈化。 二、過濾方面 （1）重力過濾 這個(gè)在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用較多，用濾紙過濾少量液體，由于效率相對(duì)較低，生產(chǎn)上應(yīng)用較少。 （2）離心過濾 目前大部分生產(chǎn)上結(jié)晶物的固液分離都是應(yīng)用這個(gè)原理，這個(gè)型號(hào)的離心機(jī)在公司內(nèi)廣泛存在。 （3）壓差過濾 這個(gè)過濾在公司應(yīng)用也較廣，有污水站的板框式過濾機(jī)、202車間的滾筒式過濾器、還有車間用于脫色的各種濾包、快捷式過濾器等。 離心過濾和壓差過濾的推動(dòng)力比重力過濾的推動(dòng)力要好，應(yīng)用就相對(duì)廣泛。 希望通過這個(gè)單元操作的學(xué)習(xí)分享，使大家對(duì)分離的原理及影響因素有個(gè)了解，便于實(shí)際應(yīng)用中的理解記憶，更進(jìn)一步，能根據(jù)這些影響因素，提出提高分離效果的一些合理化建議，為精益生產(chǎn)提供助力。