1、第 10章 机械分离设备 l 10.1 加压过滤机 l 10.2 真空过滤机 l 10.3 过滤离心机 l 10.4 沉降离心机 l 10.5 离心分离机 l 10.6 旋风分离器 l 10.7 袋式过滤器 l 回收有用物料 l 母液中分离固体的成品或半成品 l 获得产品 l 药物经气流干燥后的产品或半成品 l 反应液中取得结晶产品 l 净化气体 l 劳动安全 l 环境保护 l 三废处理 非均相分离操作的意义 常用的非均相分离方法 l 过滤法 l 非均相物料通过 过滤介质 ，将颗粒截流在过滤 介质上而得到分离 l 沉降法 l 颗粒在重力场或离心力场内，借自身的重力或 离心力使之分离 l 离心分
2、离 l 利用离心力的作用，使悬浮液中微粒分离 机械分离设备 l 依靠 机械作用力 ，对固 -液、液 -液、气 -液、 气 -固等 非均相混和物 进行分离的设备 l 按分离的推动力不同分类 n 加压过滤 n 真空过滤 n 离心过滤 n 离心沉降 n 重力沉降 n 旋流分离 10.1 加压过滤机 l 在滤室内施加高于常压的 操作压力 (0.30.8MPa)的过滤机 l 特点 l 过滤推动力大 l 单位过滤面积占地少 l 对物料的适应性强 加压过滤机的适用范围 l 固液密度差较小而 难以沉降 的分离 l 固体含量高 和要求得到澄清的滤液 l 要求固相回收率高、滤饼 含湿量低 的场合 加压过滤机的分类
3、 间歇式加压过滤机 l 加料、过滤、洗涤、吹除、卸饼 等操作过程 是依次周期性间歇地进行 l 特点 l 价格低、适应性强，结构形式多 l 常用设备 l 板框压滤机 l 厢式压滤机 l 加压叶滤机 l 筒式压滤机 1 板框压滤机 板框压滤机 滤板、滤框 l 多块 滤板 -3与 滤框 -2交替重 叠排列组成 l 滤板滤框的形状 l 矩形的、方形的和圆形 l 材料 l 金属、塑料或木材 l 滤板的表面 l 排液沟槽 l 凸起结构 l 滤框 l 中空 l 滤布 l 压紧机构 l 手动、自动或液压压紧 滤框 滤板 滤室 l 两块滤布与 滤框 之间构成 滤室 l 滤板、滤框边角的通孔， 形成 供料、洗涤水
4、、滤液 及压缩空气 等的通道 l 滤框的内测有向有孔与供 料通道相连 l 滤板的内测向有孔与滤液 通道相连 滤浆 滤液 洗涤液 洗涤液 2 厢式压滤机 厢式压滤机 厢式压滤机 l 厢式压滤机有滤板，没有 滤框 l 滤板的凸起的周边代替滤 框的作用 l 滤板表面呈凹形 厢式压滤机的特点 l 单位过滤面积的造价可降低 15%左右 l 密封更可靠 l 滤布安装与清洗麻烦 l 滤布容易折损 3 加压叶滤机 l 用于悬浮液中固体含量较少 (1%) l 需要液相，废弃固相 l 基本形式 立式加压叶滤机 l 主机外形，不锈钢罐 l 内部，垂直放置多片 滤叶 作为过滤元件 l 通过加压或真空进行过滤 YLJ型
5、立式加压叶滤机 立式加压叶滤机结构示意图 l 滤叶， 矩形 l 集液管， 水平放置 l 滤槽的上封头内装喷 淋 装置 ，用以卸除滤饼 l 集液管上设置 振动机构 ，以机械振动卸除滤饼 滤叶的结构和作用 l 滤叶就是滤网，形似叶片，故称滤叶 l 外表层用特殊结构的 细滤网 精制而成 l 中间夹有 支承网 l 二者借助 框架 连接 l 并附有密封、紧固件等组成，安装于筒内的出液管 上，且加以固定 l 滤叶的作用 l 用来支承和吸附助滤剂的唯一基础 l 并具有疏液流畅，截流可靠等性能 立式加压叶滤机结构 l 密集组装的 滤叶中心 孔相叠而成集液管 l 适用于小规模、间歇性生产 加压叶滤机特点 l 滤
6、叶等部件均采用不锈钢制造滤叶等部件均采用不锈钢制造 l 槽体容易实现保温和加热槽体容易实现保温和加热 l 密封性较好，操作比较安全密封性较好，操作比较安全 l 滤布的损耗量低滤布的损耗量低 连续式加压过滤机 l 连续式加压过滤机的 加料、过滤、洗涤、吹除 和卸饼 等操作过程为 同时 连续进行 l 特点 l 过滤速度高 l 含湿量低 l 环境洁净 l 适于自动化控制操作 l 设备 l 转鼓加压过滤机 l 连续式加压叶滤机 l 动态旋叶压滤机 转鼓加压过滤机 l 静止 外筒 内套装 转鼓 l 组成 l 1-转鼓 l 2-外筒 l 3-滤布清洗喷嘴 l 4-刮刀 l 5-隔板 l 6-滤液管 l 7
7、-滤板 转鼓 外筒 刮刀 喷嘴 隔板 滤液管滤板 转鼓加压过滤机 l 转鼓与外筒之间由隔板 分隔成若干区域 l 过滤 l 洗涤 l 干燥 l 卸饼 l 滤布清洗 工作过程 l 操作时，用泵向 过滤区 输送 料浆进行过滤 l 在 洗涤区 用热水或溶剂洗涤 滤饼 l 在 干燥区 以过热蒸汽或压缩 空气置换滤饼中的残液 l 在 卸饼区 有压缩空气自内向 外反吹使滤饼剥离，并用刮 刀卸饼 l 卸饼后的滤布用洗水喷嘴 清 洗 转鼓加压过滤机特点 l 操作连续 l 滤饼含湿量低 l 洗涤效果好 l 洗水耗量低 l 结构复杂 l 维修较困难 l 造价高 l 适于大规模生产应用 连续式加压叶滤机 l 立式连续
8、式加压叶滤机 l 卧式连续式加压叶滤机 立式连续式加压叶滤机 l 结构： l 立式滤槽沿周向分割成 料浆室 、 卸饼室 ，几组 矩形滤叶 沿立轴间 歇升降并回转，以跨过个滤室的 隔墙 l 工作过程： l 当滤叶组浸入 料浆室 中，即进行 过滤并形成滤饼 l 滤叶组降入 卸饼室 ，可用空气反 吹卸料；必要时还可进行预敷助 滤剂、洗涤滤饼等操作 l 连续供料，间歇排渣 料浆室 卸饼室 矩形滤叶 卧式连续式加压叶滤机 l 结构 l 六组垂直 圆盘形滤叶 装在 空心滤轴 -4上，有齿轮箱拖动其即 进行自传又进行公转 l 工作过程 l 滤槽内保持一定的料浆高度，各组滤叶依次沉入料浆中完成 过滤 和 成饼
9、 过程 l 当滤叶旋出液面后，密闭虑槽中的恒压气体进一步使 脱水 ， 与过滤及脱水的圆盘相连的排液阀关闭，此时与吹气阀相连 ，将滤饼 吹落 到输送带上 连续式加压叶滤机的特点 l 立式连续式加压叶滤机 l 结构复杂 l 用于难过滤药品的过滤 l 空间占据高度大 l 卧式连续式加压叶滤机 l 结构复杂 l 适于大规模生产和自动化控制操作 动态旋叶压滤机 l 动态过滤原理 l 动态旋叶压滤机的 结构 l 动态旋叶压滤机 工作原理 l 动态旋叶压滤机 特点 动态过滤原理 l 动态过滤机中悬浮液始终平行于过滤面流动， 过滤介质 表面不积存或只积存薄层滤渣 ，避免或减少了滤渣层所 造成的过滤阻力 l 应
10、用动态过滤原理，利用 旋转件 产生高剪切力，从而限 制滤饼层的厚度，获得很高的过滤速度 l 型式：分为 旋叶压滤机 和 旋管压滤机 l 应用：高分散度、低浓度及可压缩性物料的过滤 动态旋叶压滤机工作原理 l 在滤室内外压差的推动下， 滤液 穿过薄层滤 饼和过滤介质从滤液口排出 l 在 叶轮的离心力 和 级间压差 的推动下，增浓 到一定浓度的浓浆在流动状态下从最末级排 出机外 动态旋叶压滤机的特点 l 提高过滤压力 l 降低整个滤饼的阻力 l 在运动状态下降低料浆稠度的特性进行操作 l 适用于含细微颗粒的或在滤布上积存少量滤 渣，即造成很大过滤阻力的悬浮液的过滤 l 不适用于过滤受热后会变质的和
11、颗粒容易破 碎的物料 10.2 真空过滤机 l 真空抽滤器 l 转筒真空过滤机 真空过滤机 l 用抽真空的方法 抽取滤室内的气体 ，使滤室 与大气之间产生压差，迫使滤液穿过过滤介 质，固体颗粒被过滤介质截留，达到固液分 离的目的 l 与加压过滤机的比较 l 相同 压力差 l 不同 滤室的压力大小 真空过滤机的分类 真空抽滤器 l 抽滤器也称吸滤缸 l 陶质制品或搪瓷制品 真空抽滤器的特点 l 结构简单、使用可靠、价格低廉、耐腐蚀， 滤渣可以洗涤 l 过滤面积小、速度慢、人工间歇操作、滤渣 中含液量也较多 l 适用于悬浮液中 含固相量较少 的场合 转筒真空过滤机 转筒真空过滤机 l 连续式的过滤
12、机 l 过滤、洗涤、吹干、卸渣和清洗滤布 等在转筒的 旋转过程中完成 l 转筒每旋转一周，过滤机完成一个循环周期 l 结构 l 回转圆筒，简称 转筒 l 转筒上转有很多小空 l 外面包上金属网和滤布 l 互不相通的 扇形格 l 一端与分配头相连 l 过滤区 l 扇形格内为真空 l 滤液穿过滤布后被吸入扇形格内，经 分配头 被吸出 l 滤布上形成一层逐渐增厚的滤渣 l 吸干区 l 格内与 真空管路 相连通 l 滤渣在真空下被吸干 l 洗涤区 l 洗涤水喷洒在滤渣上 l 洗涤液和滤液一样，经 分配头 被吸出 l 滤渣被洗涤后，在同一区域内被吸干 l 吹松区 l 扇形格同 压缩空气管 相连通 l 压
13、缩空气从扇形格内部向外吹向滤渣，使其松动，以便卸料 l 滤布复原区 l 经吹松滤渣这部分扇形格移近到 刮刀 时，滤渣被刮落下来 l 滤渣被刮落后，可由扇形格内部通入 压缩空气或蒸汽 ，将滤布 吹洗干净，开始下一个循环操作 动画 l 转筒真空过滤机 转筒真空过滤机的特点 l 操作自动化 l 单位过滤面积的生产能力大 l 调节滤饼的厚度 l 过滤面积远小于板框压滤机 l 设备结构比较复杂 l 滤渣的含湿量比较高， 10%30% l 洗涤不够彻底 l 适用于颗粒不太细，黏性不太大的悬浮液 l 不宜用于温度太高的悬浮液 10.3 过滤离心机 l 三足式离心机 l 活塞推料离心机 l 离心分离：利用 离
14、心力作为推动力 分离 液相非均相的过程。 l 其设备称为离心机 l 离心机分类 l 过滤离心装置 l 固相截留在可渗透隔板表面而允许液相 通过 l 离心沉降机 l 要求两相有密度差 过滤离心机 过滤离心机的分类 过滤离心机的组成、过滤原理 l 结构 l 转筒 -4 l 过滤介质 -3 l 过滤原理 l 加入转筒内的 悬浮液 随转筒一同旋转，悬浮液中的固 相颗粒在离心力作用下沿径向移动，被截留在过滤介 质表面形成 滤饼层 l 液体在 离心力作用 下透过滤渣层、过滤介质和转鼓壁 上的孔被甩出转筒，实现固体颗粒与液体的分离 三足式离心机 三足式离心机的组成 l 柱脚 -1 l 底盘 -2 l 主轴
15、-3 l 机壳 -4 l 转筒 -5 操作注意 l 为使机器运转平稳，物料加入时应均匀分布 l 一般情况下，分离悬浮液时 ，在离心机启动 后再逐渐加入转筒 l 分离膏状物料或成件物品时，应在离心机启 动前均匀放入转筒内 三足式离心机优点 l 结构简单、操作平稳、占地面积小 l 过滤推动力大、过滤速度快 l 滤渣可洗涤、滤液含液量低 l 适用于过滤周期长、处理量不大、滤渣要求含 量低时的过滤 l 对粒状、结晶状或纤维状的物料脱水效果较好 ，晶体不易磨损 l 用于小批量、多品种物料的分离 三足式离心机缺点 l 需从转筒上部卸除滤饼 l 需要比较繁重的 体力劳动 l 传动机构和制动都在机身下部， 易
16、受腐蚀 活塞推料离心机 活塞推料离心机 l 连续运转、自动操作、液压脉动卸料的过滤 式离心机 l 组成： l 转鼓、筛网、活塞推进器、进料斗、冲洗管 、滤液出口 活塞推料离心机 l 工作过程 l 悬浮液 通过 进料管 送到圆锥形 加料斗 中，在 转筒 内壁 有 滤 网，在离心力的作用下，滤液沿加料内壁流动， 穿过滤网，由 滤液出口 连续排出 l 积于滤网上的滤渣，在与 加料斗 一起做往复运动的 活 塞推进器 的作用下，将转筒内的滤渣推至出口，途中 受到冲洗管出来的水的喷洗，洗水由另一出口排出 视频 l 单机推料离心机 特点 l 具有分离效率高 l 生产能力大 l 操作连续 l 功耗均匀 l 滤
17、渣湿含量低 l 颗粒破碎度小 l 适用范围 l 适用于 中、粗颗粒 (过滤固相颗粒大于 0.1mm)及 浓 度较高 (固相浓度大于 30 )的悬浮液的过滤脱水 l 不宜用于胶状悬浮物、无定形物料及摩擦系数大的 物料 10.4 沉降离心机 沉降离心的原理 l 转筒绕垂直轴旋转，液体和固体颗粒都受到两 个力的作用 l 向下的重力 l 水平方向的离心力 l 固体颗粒 水平沉积在转鼓内表面形成致密层 l 液体层 贴在固体颗粒上。 l 典型的沉降离心机 l 三足式沉降离心机 l 螺旋卸料沉降离心机 l 与三足式 过滤离心机 的最大区别是 转鼓壁上不开孔 l 固体颗粒在离心力作用 下沉降到转鼓壁 l 澄清
18、的液体 沿转鼓向上流动 ，经拦液板连续溢流排出 三足式沉降离心机 三足式沉降离心机的特点 l 结构简单，价格低，适应性强，操作方便； l 间歇操作； l 分离效率低，一般只适宜处理较易分离的物料 ； l 为避免频繁卸料、清洗，处理的物料的一般含 固量都不高（约 3%5%）； l 常用于中小规模的生产， 如料浆脱水，液体净 化，从废液中回收有用的固体颗粒。 螺旋卸料沉降离心机 螺旋卸料沉降离心机 l 同时 连续完成进料、分离、排液、排渣 的离心机 l 机型 l 卧式螺旋卸料沉降离心机 l 立式螺旋卸料沉降离心机 卧式螺旋卸料沉降离心机 l 结构 l 转鼓 和 螺旋输送器 同轴心安装在 主轴承 上
19、， 螺旋叶片外缘与转鼓内壁之间有微小间隙， 由于差速器的差动作用，使螺旋和转鼓有转 速差。 卧式螺旋卸料沉降离心机 l 工作过程 被分离的悬浮液从中心加料管 -1进入螺旋输送器 -4内筒，然后再进入 转鼓 -7内。 固体粒子在离心力的作用下沉降到转鼓内表面上，由螺旋推送到小端 排渣口 12排出转鼓。 分离液由转鼓大端的溢流孔 -11排出 。 视频 l 卧式螺旋沉降离心机 卧式螺旋卸料沉降离心机的优点 l 操作自动连续，分离效果好，能长期运行，维护方便 l 对物料的适应性强，能分离的固相粒度范围和浓度变 化范围大 l 能完成固相脱水、细粒级悬浮液的液相澄清、粒度分 级和液 -液 -固三相分离等分
20、离过程。 l 结构紧凑，能够进行密闭操作，可在加压和低温下， 分离易燃、易爆、有毒的物料 l 分离因数较高，单机生产能力大 (200m3/h)； 卧式螺旋卸料沉降离心机的 缺点 l 固相沉渣的 含湿量 一般比过滤离心机高 l 洗涤效果 不好 l 结构 较复杂、 价格 较高 立式螺旋卸料沉降离心机 被分离的 物料 从下部的 中心进 料管 经螺旋输送器 -2内筒的加 料室进入 转鼓 内，在离心力的 作用下固相颗粒沉降到鼓壁内 表面，由螺旋输送器向下推至 转鼓小端的 排渣口 排出，液相 沿螺旋通道向上流动，澄清液 由溢流口排出转鼓，从机壳中 部的 排液管 排出。 10.5 离心分离机 l 碟式分离机
21、 l 管式分离机 碟式分离机 l 按分离原理分为 离心澄清型 和 离心分离型 两类 l 澄清型 悬浮液 中分散有微米和亚微米固体颗 粒的分离 l 分离型 乳浊液 的分离，即液 -液分离 器壁 斜面 碟式分离机 器壁 斜面 l 分离 乳浊液 的碟式分离机工作过程： l 碟片上开有小孔 l 乳浊液通过小孔流到碟片 间隙 l 在离心力作用下，重液倾斜沉向转鼓的器壁， 由重液出口流出 l 轻液沿斜面向上移动，汇集后由轻液排出口流 出 视频 l 碟式离心机分离示意 管式分离机 l 悬浮液、乳浊液、液 -液 -固三相混合物 l 转鼓有澄清型和分离型两种 管式分离机 l 澄清型管式分离机 l 只有一个液体出
22、口 澄清型用于含少量高分散固体粒 子的悬浮液澄清，悬浮液由下部 进入转鼓，在向上流动过程中， 所含固体粒子在离心力作用下沉 积在转鼓内壁，清液从转鼓上部 溢流排出。 管式分离机 l 分离型管式分离机 l 有轻液和重液两个出口 分离型用于乳浊液或含少量固体 粒子的分离，乳浊液在离心力作 用下在转鼓内分为轻液层和重液 层，分界面位置可以通过改变重 液出口半径来调节，以适应不同 的乳浊液和不同的分离要求。 10.6 旋风分离器 l 旋风分离器 l 旋风分离器的结构 l 旋风分离器的工作原理 l 旋风分离器的主要特点 l 旋风分离器的应用 旋风分离器 l 利用气态非均相在作高速旋转时所产生的离 心力（
23、 离心力 远大于 重力 和 惯性力 ），将粉 尘从气流中分离出来的干式 气固分离 设备。 旋风分离器的结构示意图 l 进气管 l 排灰管 l 圆筒体 l 圆锥体 旋风分离器的工作过程 l 首先，含尘气流以 1230m/s速度由 进气管 进入旋风分离器，气流将 由直线运动变为圆周运动 ，旋转气流沿器壁自圆筒 体呈螺旋形向下朝锥体流 动。 l 颗粒在离心力的作用下被 甩向器壁，沿壁面下落， 进入 排灰管 。 l 净化气（内旋流）经 排气 管 排出分离器外。 旋风分离器的主要特点、应用 l 特点 l 结构简单、价格低廉 l 捕集 5-10um以上的粉尘，效率较高；管理维 修方便 l 细尘粒 (5um
24、)的分离效率较低 l 应用 l 预分离器 l 内旋风分离器 l 粉尘颗粒较粗，含尘浓度较大，高温、高压 10.7 袋式过滤器 l 袋式过滤器 l 袋式过滤器的结构 l 袋式过滤器的工作原理 l 袋式过滤器的特点 袋式过滤器 l 简称袋滤器，利用过滤材料，使 固体颗粒从含尘气体中分离出来 的一种 气固分离 设备。 l 结构 l 在一个带有锥底的矩形金属外 壳内，垂直安装着若干个长 23.5m，直径约 0.150.2m 的 滤袋 ，袋的下端紧套在花板 的短管上，上端悬在一个可以 振动的框架上。 l 滤袋材料 l 天然纤维、化学纤维、纤维混合等 l 目前广泛采用的是合成纤维，如涤纶、尼龙 、维尼纶等
25、 l 选择滤袋材料考虑的因素 l 含尘气体的温度、湿度、酸碱性及粉尘的 粘附性等外， l 同时要注意滤料及尘粒的带电性，一般带 相同电荷，可提高除尘的效率 袋式过滤器的工作原理 含尘 气体 自袋式过滤器的左 端进入，经花板从袋的下端 进入袋内，气体穿过滤袋， 灰尘被留在袋的内表面上， 净制后的 气体 经气体出口排 除。 随着操作的进行，滤袋内的 灰尘越积越厚，过滤的阻力 会越来越大，在操作一定时 间后，用专门的振动装置， 将灰尘从袋上抖落到锥底， 再由锥底的螺旋输送器排出 。 袋式过滤器的特点 l 投入和运行费用低 l 分离效率比旋风分离器高 l 对 1 5 um细微粒的分离效率可达 99%以上， 还可除去 1 um甚至 0.1 um的尘粒 l 过滤速度低、占地面积大、更换麻烦 l 喷雾干燥 、 流化床制粒 中常用袋式过滤器来回 收细粒固体产品 第 10章 作业 n 制药生产中，常用的非均相分离方法有哪 些？进行分离的目的是什么？ n 真空过滤机的工作原理？转筒真空过滤机 的机构特点及适用范围？ n 简要说明离心过滤和沉降离心的原理？常 用过滤离心机及沉降离心机有哪些？
