学习情境二 非均相物系分离方案及设备的选择与操作

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1、学习情境二非均相物系分离方案及设备的选择与操作学习目标1、了解非均相物系分离在化工生产中的重要性，化工生产过程中常见的非均相物系分离的主要方法、分离过程、主要特点与工业应用；2、熟悉各种类型的气-固非均相物系分离设备的结构、工作原理、性能及应用场合，使用注意事项，能根据分离任务选择合适的气-固分离方案及设备并做到正确操作。3、掌握旋风分离器的操作规程、了解其他气-固分离设备的操作要点。4、熟悉各种类型的液-固非均相物系分离设备的结构、工作原理、性能及应用场合，使用注意事项，能正确操作各种液-固分离设备。5、掌握框过滤机、离心过滤机的操作规程。引言

2、化工生产中所处理的原料、中间产物和粗产品等几乎都是由若干组分组成的混合物，在化工生产中，原料、半成品以及排放物等大多为混合物。为了使生产顺利的进行，以得到较高纯度的原料、产品或者满足环境保护的需要，常常对混合物进行分离。工作任务某硫酸厂，采用硫铁矿制硫酸工艺。硫铁矿经过焙烧得到的炉气，其中除含有转化工序所需要的有用气体SO2和O2以及惰性气体N2之外，还含有三氧化硫、水分、三氧化二砷、二氧化硒、氟化物及矿尘等，它们均为有害物质。炉气中的矿尘不仅会堵塞设备与管道，而且会造成后续工序催化剂失活。砷和硒则是催化剂的毒物；炉气中的水分及三氧化硫极易生成酸

3、雾，不仅对设备产生腐蚀，而且很难被吸收除去。因此，在炉气送去转化前，必须先对炉气进行净化，应达到下述净化指标：砷﹤0.001g/Nm3尘﹤0.005g/Nm3酸雾﹤0.03g/Nm3水分﹤0.1g/Nm3氟﹤0.001g/Nm3试优选炉气净化的方案、工艺及设备。某硫酸厂SO2炉气除尘方案的制定-251-任务分析本任务的主要目的就是除去SO2气体中含有的粉尘（固体）砷和硒（固体）酸雾、水分（液体）、氟化物（气体），可见是一典型的混合物的分离任务。1、分离任务的性质混合物可以分为均相混合物和非均相混合物两大类。均相混合物是指由不同组分的物质混合在一起

4、形成单一相的物系如酒精水溶液、空气等；非均相物系是指物系中至少存在着两相或更多的相，其中有气-固、气-液、液-固和液-液等多种形式。就含有两相的非均相物系而言其中一相为分散物质或称为分散内相，以细微的分散状态存在。包围在分散物质各个粒子的周围的另一相称为连续相。根据连续相的物理状态不同，非均相物系可分为两类：（1）气态非均相物系，连续相为气体，如含尘气体和含雾气体；（2）液态非均相物系，连续相为液体，例如悬浮液、乳浊液以及含有气泡的液体，即泡沫液等。对照上述混合物的分类方法，可见这是一个以气-固分离任务为主，其中又包含气-液分离和气-气分离任务的

5、较复杂的工作任务。任务中，要求分离的对象为气态非均相物系，连续相为气体，非连续相（分散相）为粉尘和液滴，2、分离任务中需要解决的问题由前面分析已知这是一个如何从气态非均相混合物系除去分散相粉尘和液滴的问题，应该选择气态非均相物系的分离方法和设备。由于用于气态非均相物系的分离方法和设备较多，需要依次解决如下问题：（1）可采用哪些分离方法？怎样选择合适的方法？（2）可采用哪些分离设备？怎样选择合适的设备？模块一气态非均相物系的分离方法和设备的选择引言工程任务中的从气体中除去悬浮的固体粒子或液滴的操作过程，是化工生产常见的单元操作过程，不仅用于反应前原

6、料气体的净化过程，而且也是化工厂废气放空前。为了保护环境净化废气必须采用的操作。气态分离操作的主要目的是：1、净制气体，以满足后续生产工艺的要求；2、回收生产中有价值的物料，例如贵重的固体催化剂等；3、环境保护和安全生产。很多含碳物质及金属的细粉与空气形成爆炸物，必须除去这些物质，消除爆炸的危险。由于生产中气体的处理量、粒子大小与特性、允许的压强降以及要求达到的分离效率等都并不相同，因此分离方法和设备必然有差异。任务中主要涉及到矿尘的清除，-251-要正确选用合适的分离方法、设备、正确操作方法等。先了解一下常见的气-固相分离方法和设备。一、气-固

7、分离方法和设备的认识目前，气-固分离设备的种类繁多，根据在除尘过程中是否采用液体除尘和清水，可分为干式和湿式气-固分离设备两大类。按捕集粉尘的机理不同，可将各种气-固分离设备分为机械式气-固分离设备(机械力)、过滤式气-固分离设备、洗涤式除尘器和静电气-固分离设备(静电力)四类。（一）机械式气-固分离设备机械式气-固分离设备是一类利用重力、惯性力或者离心力的作用将尘粒从气体中分离的装置。这类气-固分离设备主要包括重力分离设备、惯性分离设备和旋风分离器。这类气-固分离设备的特点是结构简单、造价比较低、维护管理方便、耐高温湿烟气、耐腐蚀性气体。对粒径

8、在5µm以下的尘粒去除率较低。当气体含尘浓度高时，这类气-固分离设备往往用作多级除尘系统中的前级预除尘，以减轻二级除尘的负荷。1、重力沉