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1、淺談化工單元操作——分離操作
新員工進公司后,基本上接觸到的培訓主要是GMP上,安全上和工藝操作上的,而我們公司生產(chǎn)的都是化學合成藥品,對于化學合成方面的一些基本操作原理方面的培訓較少,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,因此常采用機械方法進行分離。按兩相運動方式的不同,機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)生相對運動,從而達到兩相分離的目的。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)生相對運動而實現(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,黏度會下降。
3)流體的流動狀態(tài)
流體應(yīng)盡可能的處于穩(wěn)定的低速流動狀態(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)生相對運動實現(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)運動,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)對動力的不同,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力的過濾
u 離心過濾:利用離心力作為過濾推動力的過濾
u 壓差過濾:依靠濾餅上游和濾液出口之間壓力差推動而進行的過濾,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;化學穩(wěn)定性好、耐腐蝕、耐高溫;具有足夠的機械強度。
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,要將過濾機進行復(fù)原,以便進行下一輪過濾操作。
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?shù)膶V液預(yù)熱,使其黏度下降。
7、
(2)過濾推動力
要使過濾順利進行,必須保持一定的過濾推動力,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,達到更高的回收率。
(2)離心沉降應(yīng)用:旋風分離器
旋風分離器是在氣流粉碎機收集物料的裝置,含塵氣體以較高的線速度沿切向進入,在外筒與排氣管間形成旋轉(zhuǎn)向下的外旋流,到達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
這個在實驗室應(yīng)用較多,用濾紙過濾少量液體,由于效率相對較低,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)用這個原理,這個型號的離心機在公司內(nèi)廣泛存在。
(3)壓差過濾
這個過濾在公司應(yīng)用也較廣,有污水站的板框式過濾機、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力比重力過濾的推動力要好,應(yīng)用就相對廣泛。
希望通過這個單元操作的學習分享,使大家對分離的原理及影響因素有個了解,便于實際應(yīng)用中的理解記憶,更進一步,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。