分离技术、设备与工业应用
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1.6 分离设备

应用于平衡分离过程的设备,其功能是提供两相密切接触的条件,进行相际传质,从而达到组分分离的目的。性能优良的传质设备一般应满足以下要求。

①单位体积中,两相的接触面积应尽可能大,两相分布均匀,避免或抑制短路及返混。

②流体的通量大,单位设备体积的处理量大。

③流动阻力小,运转时动力消耗低。

④操作弹性大,对物料的适应性强。

⑤结构简单,造价低廉,操作调节方便,运行可靠安全。

传质设备种类繁多,而且不断有新型设备问世,可按照不同方法进行分类。

按所处理物系的相态可分为:气液传质设备(用于蒸馏及吸收等),液液传质设备(用于萃取等),气固传质设备(用于干燥、吸附),液固传质设备(用于吸附、浸取、离子交换等)。

按两相的接触方式可分为:分级接触设备(如各种板式塔,多级混合-澄清槽、多级流化床吸附等)和微分接触设备(如填料塔、膜式塔、喷淋塔、移动床吸附柱等)。在级式接触设备中,两相组成呈阶梯式变化,而在微分接触设备中,两相组成沿设备高度连续变化。

按促使两相混合和实现两相密切接触的动力可分为两类:一类是依靠流体自身所具有的能量分散到另一相中去的设备,如大多数的板式塔、填料塔、流化床、移动床等;另一类是依靠外加能量促使两相密切接触的设备,如搅拌式混合-澄清槽、转盘塔、脉冲填料塔、往复式筛板塔等。

此外,对于气固和液固传质设备,还可按固体的动动状态分为固定床、移动床、流化床和搅拌槽等。其中流化床传质设备采用流态化技术,将固体颗粒悬浮在流体中,使两相均匀接触,以实现强化传热、传质和化学反应的目的。

传质设备在石油、化工、轻工、冶金、食品、医药、环保等工业部门的整个生产设备中占很大比例。因此,合理选择设备,完善设备设计,优化设备操作,对于节省投资、减少能耗、降低成本、提高经济效益有着十分重要的意义。