最新完整固液分离技术知识Word文档格式.docx
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社会能力
综合实训过程要团结协作，互相帮助，积极完成任务，注意操作安全。
¥
之前已学习了的选用膜分离装置及英操作方法，熟悉了完成工作任务所需要的工作条件。
为了更好地完成一次盐水生产工作任务，需要再进一步学习非均相物系分离操作方法与仿頁•操作，提髙了学生分析和解决液体中大颗粒物质分离问题的能力，培养学生独立完成生产工作任务的技能。
教学环境
多媒体教室与仿真操作实训室
教学方法
讨论提问法、任务教学法——理论+实训
时间安排
教学过程设计
一、任务资讯
上一次的工作任务是从粗盐水中除去了Ca:
\Mr离子和水不溶等物质，得到了盐含量、澄淸度和酸碱度达到要求的一次合格盐水，下一个任务就是需要将从凯膜过滤器过滤下来的盐泥和从浮上澄消桶内分离的盐泥进行处理，达到回收盐泥中氯化钠水溶液，分离固体盐泥的目的，以实现保护环境，提高经济效益的目的，那么如何分离这些盐泥悬浮液，学生没有这方面的经验和操作能力，学生要查阅相关固液分离方而的材料，先对固液分离的应用案例有一个粗注的了解。
二、任务决策
固液悬浮物分离任务确左以后，需要采取什么办法将其分离，对比国内对于此类大颗粒悬浮物的分离情况，综合本地实际生产过程应用技术水平现状，经小组讨论后，确定采用盐泥压滤机分离混合液，实现固液分离的目的。
三、任务计划
根据决策方案的完成要求和完成任务需要的时间，由教师指导，组长组织任务完成制定固液混合物分离的工作计划。
固液分离的理论知识与实训操作的学习2学时，任务检査需要15分钟，任务评估需要15分钟，任务实施需要50分钟，工作任务完成后的提升需要5分钟。
四、任务实施
根据盐泥分藹的工作决策和工作计划安排，进行工作计划的实施。
在化工仿真实训室进行板框压滤机的仿貞•实训，使学生对固液分离的过程及原理有一个初步的了解。
带领学生到生产现场观察盐泥圧滤机的操作过程，掌握实际生产操作的控制步骤和控制方法，了解板框压滤机的构成、开停车操作、保养及故障排除等知识。
在此过程中提岀问题，并与学生一起完成有关固液分离的理论知识的培训。
1.4.5盐泥的洗涤与处理
（1）固液分离（重点与难点）
一次盐水制备过程中产生的固液悬浮液一盐泥，在其内部存在两种相态，内部有相界而存在,在界而两侧物料性质截然不同，称为非均相物系；
而物系一精制盐水内部不存在相界而，物系内部各处性质均匀一致，称为均相物系。
任非均相物系内，处于分散状态的物质称为分散相或分散介质：
处于连续状态的物质称为连续介质或连续相。
盐泥分离操作工艺流程图见图1-65
1回收分散相
2净制分散介质
3环境保护和安全生产
按两相运动方式的不同，机械分离大致分为沉降、离心分离、过滤、筛分几种操作。
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图1-65盐泥压滤操作工艺流程示意图
沉降空气中的尘粒会受重力作用逐渐降落到地而，而从空气中分离出来，这种现象称为沉降。
重力沉降首先以简单的刚性球形颗粒的自由沉降为例，讨论沉降速度的计算、分析影响沉降的因素，简要介绍沉降设备的结构或操作原理。
（1）自由沉降与沉降速度（重点）
1沉降速度
图1-66颗粒在静止介质中降落时所受的作川力
一个球形颗粒在介质中作重力沉降运动所受到的力为：
重力F«
=mg=三（1、p、g（1-65）
浮力Fh=Vspg=—d'
pg（1-66）
6
阻力
（1-67）
根据牛顿第二怎律有:
（1-68）
Fg_Fd_Fb=ma
可得u=-P、（m/s）（1-69）
2影响沉降速度的因素
a颗粒的体积浓度
肖颗粒的体积浓度小于0.2%时，理论讣算值的偏差在1%以内。
当颗粒浓度较髙时，发生干扰沉降。
b器壁效应
当器壁尺寸远远大于颗粒尺寸时（例如在100倍以上），器壁效应可忽略，否则应加以考虑颗粒形状的影响
c同一种固体物质，非球形的颗粒的形状及其投影而积A均影响沉降速度。
颗粒形状与球形的差异程度，可用它的球形度来表征。
⑵重力沉降设备
①降尘室
通过重力沉降从气流中分离出尘粒的设备称为沉降室如图1-67所示。
其工作原理为：
含尘气体进入降尘室后，因流道截而积扩大而速度减慢，只要颗粒能够在气体通过的时间内降至室底，便可从气流中分离出来，如图1-68所示。
含尘气体净化气体
设颗粒沉降至室底所需时间为$,则设气体通过降尘室的时间为&
则
8丄
u
尘粒被分离岀来的条件为
0>
0,或2上
Ill（t
粒
原閤1-68颗粒在降尘室内沉降情况
（1-73）
（1-74）
（1-75）
（1-76）
气体在降尘室的水平通过速度加二籍
可见，理论上降尘室的生产能力只与沉降面积方厶及颗粒的沉降速度山有关，而与降尘室髙度无关。
故降尘室应设计成扁平形，或在室内均匀设宜多层水平隔板，构成多层降尘室，以提髙降尘室的生产能力。
②沉降槽
借助重力从悬浮液中分离出固体颗粒的设备称为沉降槽，可分为间歇式和连续式两种。
磴M汲
图1-69连续式沉降槽
］净化气体
+尘粒
图1・70标准旋风分离器
如图1-69为连续式沉降槽。
连续沉降槽适合处理量大，固相含量不高，颗粒较粗的悬浮液。
（3）离心沉降过程（重点与难点）
离心分离设备可分为两类，一类是设备静止不动，悬浮物作旋转运动的离心沉降设备如旋液分离器和旋风分离器：
另一类是设备本身旋转的离心分离设备，称为离心机。
①离心分离速度
惯性离心力Fr=-J>
—
6，R
（1-77）
浮力片=彳"
°
务
（1-78）
阻力Fr=©
巴疋汕
42
（1-79）
当此三力达平衡时.颗粒在径向上相对于流体的速度，即
=0（1-80）
得离心沉降速度为
_i4^（a-py
3®
R
（1-81）
离心力与重力或离心加速度与重力加速度之比称为分离因数，用K「表示，即
（1-82）
②离心分离设备a旋风分离器
可分离5〜75““的非纤维、非粘性干燥粉尘，可用多种材料气-固非均相物系的分离一般在
旋风分离器中进行。
标准旋风分离器的结构型式如图「70所示，主体的上部为圆筒形，下部为圆锥形，中央有一升气管含尘气体由圆筒上部进气管切向进入，受器壁的约束而向下作螺旋运动，在惯性离心力的作用下颗粒被抛向器壁，与气流分离，再沿壁面落至锥底的排尘口。
净化后的气体在中轴附近的下向上作螺旋运动，最后由顶部排气管排岀。
b旋液分离器
旋液分离器是一种利用离心力的作用分离悬浮液的设备，
其结构如图1-71所示，设备主体是由圆筒和圆锥两部分构成。
悬浮液从切向自入口管进入圆简中部，并向下作螺旋运动，密度大的固体颗粒受惯性离心力较大，被迅速抛向器壁，并随螺旋液流降至锥底，由底部排出的含固体颗粒较多的浓稠液流称为底流：
含固体颗粒较少的液体形成螺旋上升的内旋流，由上部中心溢流管排出，称为溢流。
c碟片式髙速离心机
⑷过滤过程（重点内容）
通过过滤操作可获得淸净的液体或固相产品。
与沉降分离相比，过滤操作可使悬浮液的分离更迅速更彻底。
在某些场合下，过滤是沉降的后继操作。
图1-71旋液分离器
过滤是以某种多孔物质为介质，在外力作用下，使悬浮液中的液体
通过介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固、液分离的操作。
过滤操作采用的多孔物质称为过滤介质；
所处理的悬浮液称为滤液；
被截留的固体物质称为滤饼或滤渣；
实现过滤操作的推动力可以是重力、压强差或惯性离心力。
但在化工中应用最多的还是以压强差为推动力的过滤。
①过滤方式
工业上的过滤操作分为两大类，即滤饼过滤和深层过滤,过滤进行如图1-76所示。
图1-75过滤操作示总图
图1-76架桥现線
2过滤介质
过滤介质是滤饼的支承物，它应具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力，同时，还应具有相应的耐腐蚀性和耐热性，如化学实验室中常用的滤纸就是一种过滤介质。
工业上常用的过滤介质主要有：
a织物介质（又称滤布）
b堆积介质
c多孔固体介质能截拦1〜3um的微细颗粒。
对过滤介质的基本要求是：
（I）具有多孔性，阻力小，使液体容易通过，而孔道的大小应该能使悬浮粒子被截留；
（II）具有化学稳定性、耐腐蚀和耐热性等；
（III）具有足够的机械强度
3滤饼的压缩性和助滤剂
a滤饼的压缩性
不可压缩滤饼。
可压缩滤饼。
b助滤剂
对助滤剂的基本要求：
（I）应是能形成多孔滤饼的刚性颗粒，使滤饼有良好渗透性及较低的流体阻力。
（II）应具有化学稳泄性，不与悬浮液发生化学反应，也不溶于液相中。
（III）在过滤操作的压强差范围内，应具有不可压缩性，以保持滤饼有较髙的空隙率。
特别之处：
一般以获得淸净滤液为目的时，采用助滤剂才是适宜的。
4过滤机的生产能力
过滤过程包括过滤、洗涤、干燥及卸饼四个阶段。
洗涤后得到的溶液称为洗涤液。
滤饼的干燥：
在过滤完年后，有时还要将滤渣用压缩空气吹干或用真空吸下滤渣中的水分，以使滤渣中的水分尽可能地减少。
滤饼的卸除：
要求彻底干净，目的是为了最大限度地得到滤渣，也是为了淸洗滤布以减小下次过滤时的阻力。
如果滤渣是无用的，可以简单地用水冲洗。
注意事项：
对于不可压缩滤渣，加压可提髙过滤速率：
对于可压缩滤渣，加压不能有效地提高过滤速率。
过滤机的生产能力通常用单位时间内所得到的滤液疑来表示。
论和实践证明，过滤所得到的滤液总量近似地与过滤时间的平方根成正比。
过滤的典型操作方式有两种：
一种是恒压过滤.一种是恒速过滤
五、任务检查
根据完成工作任务的情况记录与成果，按照个人先自查后，小组人员互查，由组长和老师共同讨论，给小组赋分，然后由小组成员之间分配总分到每一人的原则。
六、任务评估
由小组成员根据盐泥固液分离任务完成的情况，提出自己的学习建议，教师根据总体完成的进度、时间、质量和安全环保等方而的表现进行工作等级划分。
确定小组的工作业绩位次。
互相交流，取长补短。
作业
查阅相关资料，写出固液分离技术分离方法中的重力沉降法的应用
教学反馈
（提
升）
（注：
单元格可合并、拆分）
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