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在化工、石油、冶金、医药等工业部门中,经常需要将生产过程中的各种液相非均一系(液-液、液-固及液-液-固)混合物进行分离处理,以得到所需的产品或半成品。这个过程可采用重力沉降、重力过滤,真空或加压过滤,离心沉降及离心过滤等操作方法达到分离的目的。
利用离心力作为推动力来实现液相非均一系混合物的分离或浓缩的机器称为离心机。
离心机的操作原理
采用离心机进行的分离过程,根据其操作原理可分为离心过滤、离心沉降和离心分离三种。
1、离心过滤过程
常用来分离含固体颗粒较大(>10μm)且含量较多的悬浮液。拦液板作用是使悬浮液不从顶部溢出并在转鼓内形成一定厚度的滤渣层。鼓壁上均匀分布许多小孔,供排出滤液用,转鼓内壁上铺有过滤介质,过滤介质一般由金属丝底网和滤布组成。加入转鼓内的悬浮液随转鼓一起旋转时,在离心力作用下,悬浮液中的固体颗粒沿径向移动被截留在过滤介质表面,形成滤渣层,而液体则透过滤渣层、过滤介质和鼓壁上的小孔被甩出,从而实现固体颗粒与液体的分离。 悬浮液在离心力场中所受的离心力为重力的千百倍,从而强化了过滤过程,加快了过滤速度,而且随着过程的进行,滤渣层在离心力作用下被逐步压紧,滤渣孔隙里的液体也在离心力的作用下被继续排出,从而可得到较干燥的滤渣。
2、离心沉降过程 常用于分离含固体量较少且粒度较细的悬浮液。沉降式离心机的转鼓鼓壁上无孔,不设过滤介质。当悬浮液随着转鼓一起旋转时,在离心力的作用下,固体颗粒因密度大于液体密度而向鼓壁沉降,形成沉渣,而留在内层的澄清液体则经转鼓端部上的溢流口排出。
3、离心分离过程 离心分离过程就其原理而言,也是一种沉降过程,习惯上是专指分离两种密度不同的液体所形成的乳浊液或含有微量固体颗粒的乳浊液(液-液-固)而言的,在离心力作用下,液体按密度的不同分为内、外两层,重液在外层,轻液在内层,而微量固体颗粒则沉积于鼓壁上,通过一定的装置分别引出。
离心机的分类
离心机广泛用于工业生产中,为满足不同生产过程的需要,离心机的品种规格较多,离心机的分类方法也很多,主要有以下几种。 1、按运转的连续性分 ①间歇运转离心机。操作过程中的加料、分离、卸渣等过程均是间歇进行,有的过程(加料和卸渣)往往还需要在慢速或停车下进行。如三足式、上悬式离心机等均属此类。 ②连续运转离心机。所有操作过程都是在全速运转条件下连续(或间歇)地自动进行。如卧式刮刀卸料离心机、活塞推料离心机及螺旋卸料离心机等。
2、按分离过程分 ①过滤式离心机。如三足式、上悬式及卧式刮刀卸料离心机等。 ②沉降式离心机。如三足式沉降离心机,刮刀卸料沉降离心机和螺旋卸料离心机等。 ③分离机。包括管式分离机、室式分离机和碟片式分离机。 3、按分离因素分 ①常速离心机。分离因素 Fr<3500,并以Fr=400~1200最为常见,其中有过滤式也有沉降式。此类离心机适用于含固体颗粒较大或颗粒中等及纤维状固体的悬浮液分离,这种离心机转速较低而转鼓直径较大,装载容量较大。 ②高速离心机。分离因素Fr=3500~50000。此类离心机通常是沉降式和分离式,适用于胶泥状或细小颗粒稀薄悬浮液和乳浊液的分离。其转鼓直径一般较小,转速较高。 ③超高速离心机。分离因素Fr>50000,为分离式。此类离心机适用于较难分离的、分散度较高的乳浊液和胶体溶液。因转速很高,转鼓多做成细长的管状。 4、按卸料方式分 离心机按不同卸料方式可分为人工卸料、机械卸料(刮刀卸料、活塞推料、螺旋卸料等)及惯性卸料(离心力卸料、振动卸料、进动卸料等)等。 此外,还可以按离心机转鼓轴线在空间位置分为立式、卧式等。 离心机的分类方法较多,但由于离心机是一种结构较复杂的典型化工机器,所以对于一种具体型式的离心机,无论采用哪一种分类方法都不能完整地反映其结构、操作等特点。
离心机的应用领域
离心机具有分离效率高、生产能力大、结构紧凑、操作安全可靠和占地面积小等优点。在工业生产过程中离心机基本上属于后处理设备,主要用于脱水、浓缩、澄清、净化及固体颗粒分级等工艺过程,现已广泛用于化工、石油、轻工、食品、医药、纺织、冶金、煤炭、船舶及国防等工业各个领域。 例如化肥生产中碳酸氢铵或硫酸铵结晶与母液的分离,联碱厂中重碱的脱水、合成氨生产中催化剂的脱水及磷肥生产中磷石膏的脱水,各种石油化工制品如聚丙烯、聚苯乙烯等的脱液,石油工业中各种油类的净化和提纯,三废处理中的污泥脱水,制糖工业中糖膏的分离,医药工业中各种药物结晶的分离和纺织工业中对各种纤维以及漂洗物的洗涤脱水等。
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