1、学习情境学习情境6 分离设备分离设备广东轻工职业技术学院广东轻工职业技术学院轻化工程系轻化工程系第一节第一节 机械分离设备机械分离设备 机械分离设备主要用于非均相物系的分离，机械分离设备主要用于非均相物系的分离，包括进行液包括进行液-固分离的过滤设备、液固分离的过滤设备、液-液分离设液分离设备的离心设备等。备的离心设备等。一、板框式过滤设备一、板框式过滤设备 过滤指利用重力或压差使悬浮液通过多孔性过滤介质，将固体颗粒截留，从而实现固-液分离的操作。（一）板框过滤机结构（一）板框过滤机结构图8-1 板框压滤机1-压紧装置 2-可动头 3-滤框 4-滤板 5-固定头 6-滤液出口 7-滤液出口 8
2、-滤布二、离心式过滤设备二、离心式过滤设备 离心分离是利用惯性离心力的作用分离非均相物系离心分离是利用惯性离心力的作用分离非均相物系的一种有效方法。常用来从悬浮液分离出固体颗粒，或的一种有效方法。常用来从悬浮液分离出固体颗粒，或者从悬浊液中分离出重液和清液等。者从悬浊液中分离出重液和清液等。（一）三足离心机（一）三足离心机图8-4 三足离心机图图8-5 8-5 三足离心机结构三足离心机结构1-1-支脚；支脚；2-2-外壳；外壳；3-3-转鼓；转鼓；4-4-马达；马达；5-5-皮带轮皮带轮（二）刮刀卸料式离心机（二）刮刀卸料式离心机 图图8-68-6刮刀卸料式离心机刮刀卸料式离心机（三）活塞推料
3、离心机（三）活塞推料离心机图图8-7 活塞往复式卸料离心机活塞往复式卸料离心机三、真空式过滤设备三、真空式过滤设备 真空过滤设备是利用真空在过滤介质两侧产生的压力差，使液体透过，固体截流，从而实现分离的目的。精细化工生产中常见的真空过滤设备有以下几种。（一）真空转鼓过滤器（一）真空转鼓过滤器图图8-8 8-8 真空转鼓过滤器真空转鼓过滤器（二）转台真空过滤机（二）转台真空过滤机图图8-11 8-11 转台真空过滤机转台真空过滤机（三）真空带式过滤器（三）真空带式过滤器图图8-128-12真空带式过滤器真空带式过滤器四、沉降设备四、沉降设备（一）重力沉降设（一）重力沉降设备备1、重力沉降室、重力
4、沉降室图图8-14 8-14 沉降室沉降室2、沉降槽、沉降槽图图8-168-16连续沉降槽连续沉降槽（二）离心沉降设备（二）离心沉降设备图图8-17 8-17 标准旋风分离器标准旋风分离器1 1、旋风分离器、旋风分离器2、旋液分离器、旋液分离器3、螺旋卸料离心机、螺旋卸料离心机图图8-188-18螺旋卸料离心机螺旋卸料离心机4、碟式分离机、碟式分离机图图8-198-19蝶式分离机蝶式分离机5、管式高速离心机、管式高速离心机图图8-20 管式离心机管式离心机第二节第二节 膜分离设备膜分离设备膜的基本概念膜的基本概念 膜是指在一个流体相内或两个流体相之间以特定的膜是指在一个流体相内或两个流体相之间
5、以特定的形式限制和传递组分，从而将流体相分隔成两部分的一形式限制和传递组分，从而将流体相分隔成两部分的一薄层物质。薄层物质。膜为两相之间的选择屏障。膜为两相之间的选择屏障。膜为两个不同浓度相之间具有选择性的栅栏。膜为两个不同浓度相之间具有选择性的栅栏。一、膜分离技术一、膜分离技术图图8-218-21膜分离过程膜分离过程1、微滤（、微滤（MF）2、超滤（、超滤（UF）3、纳滤、纳滤 4、反渗透、反渗透5、其他、其他渗析、控制释放、膜渗析、控制释放、膜传感器、膜法气体分传感器、膜法气体分离等离等 二、膜分离装置二、膜分离装置工业膜组件工业膜组件对膜组件的要求对膜组件的要求 1 1、对膜能够提供足够
6、的支撑，并可使高压原料侧和、对膜能够提供足够的支撑，并可使高压原料侧和低压透过侧严格分开；低压透过侧严格分开；2 2、在能耗最小的条件下，使原料在膜表面上流动状在能耗最小的条件下，使原料在膜表面上流动状况均匀合理，以减少浓差极化；况均匀合理，以减少浓差极化；3 3、具有尽可能高的膜装填密度，并使膜的安装和更、具有尽可能高的膜装填密度，并使膜的安装和更换方便；换方便；4 4、装置牢固、安全可靠、价格低廉、易于维修。、装置牢固、安全可靠、价格低廉、易于维修。膜组件的结构要求：膜组件的结构要求：（1）流动均匀，无死角；）流动均匀，无死角；（2）装填密度大；）装填密度大；（3）有良好的机械、化学和热稳
7、定性；）有良好的机械、化学和热稳定性；（4）成本低；）成本低；（5）易于清洗；）易于清洗；（6）易于更换膜；）易于更换膜；（7）压力损失小。）压力损失小。（一）（一）板框式板框式图图8-22 板框式膜组件板框式膜组件1优点优点:每两片膜之间的渗透物都是被单独引出的，容易消除操作中的故障，更换单对膜片很方便，膜片在加工中也无需象卷式需要粘合才能使用，成本是最低廉的。可以简单地增加膜的层数实现增大处理量的目的。缺点：缺点：（1）该系统需要个别密封的的数目太多，（2）内部压力损失也相对较高，（3）其对膜的机械强度要求较高，（4）由于组件流程较短，其单程的回收率较低，（5）其组件的装填密度较低，(6)
8、组件基本都由不锈钢制作，成本昂贵。平板式膜组件的优缺点平板式膜组件的优缺点优点优点可更换单对膜片可更换单对膜片;不易污染不易污染;无须粘合即可使用无须粘合即可使用.缺点缺点需要很多密封圈需要很多密封圈;流体流向的转折多流体流向的转折多,造成较大的压力损失造成较大的压力损失;装填密度相对较小装填密度相对较小(400m(400m2 2/m/m3 3).).应用领域应用领域UF（超滤）（超滤）、MF（微滤）、（微滤）、RO（反渗透）、（反渗透）、PV（渗透汽化）、（渗透汽化）、ED（电渗析）（电渗析）平板膜组件在使用中受以下条件平板膜组件在使用中受以下条件限制限制：（1 1）不能用于强酸强碱的场合；
9、）不能用于强酸强碱的场合；（2 2）耐有机溶剂性能较差；）耐有机溶剂性能较差；（3 3）不能用于高温场合；）不能用于高温场合；（4 4）膜组件单位体积内的膜面积较小。）膜组件单位体积内的膜面积较小。(二二)圆管式圆管式特点特点：（1 1）膜通量大，浓缩倍数高，可达到较高的含固量；）膜通量大，浓缩倍数高，可达到较高的含固量；（2 2）料液流道宽，允许高悬浮物含量的料液进入膜）料液流道宽，允许高悬浮物含量的料液进入膜组件，预处理简单；膜清洗简单，膜芯使用寿命长；组件，预处理简单；膜清洗简单，膜芯使用寿命长；（3 3）对堵塞不敏感，拆卸和清洗也容易；）对堵塞不敏感，拆卸和清洗也容易；（4 4）如果某
10、一根管子损坏，可以方便地更换之；）如果某一根管子损坏，可以方便地更换之；（5 5）装填密度不高，流速高，能耗较高；膜填装密）装填密度不高，流速高，能耗较高；膜填装密度较低、单位膜面积造价相对卷式膜较高；度较低、单位膜面积造价相对卷式膜较高；（6 6）设备的死体积较大，不利于提高浓缩比；）设备的死体积较大，不利于提高浓缩比；图图8-248-24管式膜组件管式膜组件管式膜组件管式膜组件管式膜组件的优缺点管式膜组件的优缺点特征特征di=625mm；原料液走管内；原料液走管内；有支撑管。有支撑管。优点优点湍流流动；湍流流动；对堵塞不敏感；对堵塞不敏感；易于清洗；易于清洗；膜组件中压力损失较小。膜组件中
11、压力损失较小。缺点缺点装填密度小装填密度小(100m(100m2 2/m/m3 3)；单位膜面积的进料体积通量较大；单位膜面积的进料体积通量较大；需要弯头连接需要弯头连接(增加了压力损失增加了压力损失)。应用领域应用领域MFMF（微滤）、（微滤）、UFUF（超滤）、单级（超滤）、单级RORO（单级反渗透）（单级反渗透）(三三)螺旋卷式螺旋卷式图图8-25 螺旋卷式膜组件螺旋卷式膜组件示意图示意图卷式膜组件的优缺点卷式膜组件的优缺点优点优点结构简单，造价低廉；结构简单，造价低廉；装填密度相对较高（装填密度相对较高（1000m1000m2 2/m/m3 3）；）；由于有多孔支撑体及网眼间隔材料，物
12、料交换效果好；由于有多孔支撑体及网眼间隔材料，物料交换效果好；缺点缺点渗透物流动路径较长；渗透物流动路径较长；难以清洗；难以清洗；膜必须是可以焊接的，或可粘贴的。膜必须是可以焊接的，或可粘贴的。应用领域应用领域RORO（反渗透）（反渗透）NFNF（纳滤）、（纳滤）、GSGS（气体分离）、（气体分离）、PV(PV(渗透汽化渗透汽化)图图8-26 8-26 中空纤维膜组件中空纤维膜组件(四四)中空纤维式和毛细管式中空纤维式和毛细管式中空纤维式膜组件中空纤维式膜组件中空纤维膜组件的优缺点中空纤维膜组件的优缺点特征特征di=40500m；原料液走管内；原料液走管内；自承式自承式优点优点装填密度很高；装
13、填密度很高；单位膜面积的制造费用相对较低；单位膜面积的制造费用相对较低；耐压稳定性高（至少在外压情况下）耐压稳定性高（至少在外压情况下）缺点缺点对堵塞很敏感；对堵塞很敏感；在某些情况下纤维管中的压力损失较大；在某些情况下纤维管中的压力损失较大；应用领域应用领域GSGS（气体分离）、（气体分离）、RO(RO(反渗透反渗透)第三节第三节 超临界流体萃取装置超临界流体萃取装置一、超临界流体萃取原理及特点一、超临界流体萃取原理及特点超临界流体萃取CO2萃取剂特点特点：临界温度和临界压力低(Tc=31.1，Pc=7.38MPa)，操作条件温和，对有效成分的破坏少，因此特别适合于处理高沸点热敏性物质，CO
14、2是无毒、廉价易获得的有机溶剂；CO2在使用过程中稳定、不燃烧、安全、不污染环境，且可避免产品的氧化。CO2的萃取物中不含硝酸盐和有害的重金量，并且无有害溶剂的残留；在超临界CO2萃取时，被萃取的物质通过降低压力，或升高温度即可析出，不必经过反复萃取操作，所以超临界CO2萃取流程简单。二、超临界萃取装置工艺流程二、超临界萃取装置工艺流程图图8-27 CO2超临界萃取工艺流程示意图超临界萃取工艺流程示意图1-CO2气瓶气瓶 2-纯化器纯化器 3.冷凝器冷凝器 4.高压泵高压泵 5-加热加热器器 6-萃取器萃取器 7-分离器分离器 8-放油阀放油阀 9-减压阀减压阀 10、11、12-阀门阀门三、超临界流体萃取装置三、超临界流体萃取装置图图8-28 超临界萃取装置简图超临界萃取装置简图
