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非均相分离过程及危险性分析

  化工生产中的原料、半成品、排放的废物等大多为混合物,为了进行加工,得到纯度较高的产品以及环保的需要等,常常要对混合物进行分离。混合物可分为均相(混合)物系和非均相(混合)物系。均相(混合)物系是指不同组分的物质混合形成一个相的物系,如不同组分的气体组成的混合气体、能相互溶解的液体组成的各种溶液、气体溶解于液体得到的溶液等;非均相(混合)物系是指存在两个(或两个以上)相的混合物,如雾(气相—液相)、烟尘(气相—固相)、悬浮液(液相—固相)、乳浊液(两种不同的液相)等。非均相物系中,有一相处于分散状态,称为分散相,如雾中的小水滴、烟尘中的尘粒、悬浮液中的固体颗粒、乳浊液中分散成小液滴的那个液相;另一相必然处于连续状态,称为连续相(或分散介质),如雾和烟尘中的气相、悬浮液中的液相、乳浊液中处于连续状态的那个液相。从有毒有害物质处理的角度,非均相分离过程就是这些物质的净化过程,吸收过程或浓缩分离过程。

   碳酸氢铵生产中,图81为其流程示意图。氨水和二氧化碳在碳化塔中进行反应,生成含有碳酸氢铵的悬浮液,然后通过离心机和过滤机将液体和固体分离开,再通过气流干燥器将水分进一步除去,干燥后的气固混合物由旋风分离器和袋滤器进行分离,得到最终产品。在此生产过程中,有多处用到非均相物系的分离操作。包括气固分离和液固分离,离心机、过滤机,旋风分离器以及袋滤器均是常用的分离设备。

   非均相物系的分离在生产中的主要作用:

   ①满足对连续相或分散相进一步加工的需要,如上例中从悬浮液中分离出碳酸氢铵;

   ②回收有价值的物质,如上例中由旋风分离器分离出的最终产品;

   ③除去对下一工序有害的物质,如气体在进压缩机前,必须除去其中的液滴或固体颗粒,在离开压缩机后也要除去油沫或水沫;

   ④减少对作业区的污染,如上例中通过旋风分离器,已将产品基本上回收了,但为了不造成对作业区的污染,在废气最终排放前,还要由袋滤器除去其中的粉尘。

常见非均相物系的分离

  由于非均相物系中分散相和连续相具有不同的物理性质,故工业生产中多采用机械方法对两相进行分离。其方法是设法造成分散相和连续相之间的相对运动,其分离规律遵循流体力学基本规律。常见有如下几种。

   (1)沉降分离 沉降分离是利用连续相与分散相的密度差异,借助某机械力的作用,使颗粒和流体发生相对运动而得以分离。根据机械力的不同,町分为重力沉降、离心沉降和惯性沉降。

   (2)过滤分离 过滤分离是利用两相对多孔介质穿透性的差异,在某种推动力的作用下,使非均相物系得以分离。根据推动力的不同,可分为重力过滤、加压(或真空)过滤和离心过滤。

   (3)静电分离 静电分离是利用两相带电性的差异,借助于电场的作用,使两相得以分离。属于此类的操作有电除尘、电除雾等。

   (4)湿洗分离 湿洗分离是使气固混合物穿过液体、固体颗粒粘附于液体而被分离出来。工业上常用的此类分离设备有泡沫除尘器、湍球塔,文氏管洗涤

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