離心分離原理及化工分離特點(diǎn)

    利用混合液中具有不同密度且互不相溶的液相和固相，在離心力場(chǎng)或重力場(chǎng)中獲得不同的沉降速度的原理，達(dá)到使液體中固體顆粒沉降的目的。 混合液在重力場(chǎng)或離心力場(chǎng)中，對(duì)具有不同密度且互不相溶的液相和固相，分別獲得不同的沉降速度，從而分離分層，在重力場(chǎng)中稱為重力分離，在離心力場(chǎng)中稱為離心分離。重力分離：混合液體在沉淀池內(nèi)，密度大的固體顆粒在地球引力的作用下緩慢地下沉，最終液體會(huì)變得清澈，且密度小的液體在最上層。重力分離需要很長(zhǎng)時(shí)間，占用很多面積，特別當(dāng)密度差很小、粘度較大時(shí)，分離難以實(shí)現(xiàn)。離心分離：混合液在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，具有不同密度的多組份在離心力的作用下成圓環(huán)狀，密度最大的固體顆粒向外運(yùn)動(dòng)積聚在轉(zhuǎn)鼓的周壁，密度小的液體在最內(nèi)層，由于轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重力，因此離心分離只需較短的時(shí)間即能獲得重力沉降的效果。

化工分離設(shè)備技術(shù)有以下特點(diǎn):

    (1)化工分離技術(shù)的多樣性

    由于化工分離技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，決定了分離技術(shù)的多樣性。按機(jī)理劃分，大致可分成5類：①生成新相以進(jìn)行分離；②加入新相進(jìn)行分離；③用隔離物進(jìn)行分離；④用固體試劑進(jìn)行分離；⑤用外力場(chǎng)和梯度進(jìn)行分離，它們的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法有所不同。Keller于1987年總結(jié)了一些常用分離技術(shù)和應(yīng)用成熟度關(guān)系圖。精餾、萃取、吸收、結(jié)晶等仍是當(dāng)前應(yīng)用最多的分離技術(shù)。液膜分離雖然構(gòu)思巧妙，但技術(shù)上仍有局限性，僅在藥物緩釋等方面得到了應(yīng)用。

    (2)化工分離技術(shù)的復(fù)雜性

    化工分離技術(shù)的重要性和多樣性決定了它的復(fù)雜性。即使對(duì)于精餾、萃取這些較為成熟的技術(shù)，多組分體系大型設(shè)備的設(shè)計(jì)仍是一項(xiàng)困難的工作，問題是缺乏基礎(chǔ)特性數(shù)據(jù)和大型塔器的可靠設(shè)計(jì)方法。對(duì)于高溫、高壓、多組分和強(qiáng)非理想體系，不僅平衡數(shù)據(jù)和分子擴(kuò)散系數(shù)難以準(zhǔn)計(jì)算，就連界面張力粘度等物性數(shù)據(jù)也難以求得。催化劑和反應(yīng)萃取之類的耦合分離技術(shù)的基礎(chǔ)特性數(shù)據(jù)更為缺乏。大型塔器設(shè)計(jì)的放大的主要難度在于塔內(nèi)兩相流和傳質(zhì)特性十分復(fù)雜，數(shù)字模型尚不完善。沿用了百余年的平衡級(jí)模型雖然簡(jiǎn)單直觀，但用于多組分分離過程的缺點(diǎn)已顯而易見。非平衡模型被稱為可能開創(chuàng)板式分離設(shè)備設(shè)計(jì)和模擬新紀(jì)元優(yōu)點(diǎn)顯著，但缺乏傳質(zhì)系數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模型參數(shù)過多，使其工程應(yīng)用存在困難。已開發(fā)出的軟件功能強(qiáng)大，已在工程設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用，但工程經(jīng)驗(yàn)和中試實(shí)驗(yàn)仍是不可缺少的。

     （3)分離技術(shù)的前瞻性

     隨著能源、資源、環(huán)境、新材料等基礎(chǔ)工業(yè)和高新技術(shù)的發(fā)展，分類技術(shù)面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。石化領(lǐng)域的分離過程必需進(jìn)一步節(jié)能和降耗，充分利用能源和資源。生產(chǎn)裝置大型化步伐正在加快，能耗和成本不斷降低。在生物制藥工程方面，隨著基因工程和細(xì)胞工程的發(fā)展，生物藥品得到迅速發(fā)展。利用CO2作為溶劑的超臨萃取具有不污染產(chǎn)品和選擇性高等優(yōu)點(diǎn)。色譜分離、電泳分離等方法由于其高效、常溫常壓特點(diǎn)而成功地應(yīng)用于生產(chǎn)及實(shí)驗(yàn)室研究。隨著環(huán)境意識(shí)的加強(qiáng)，三廢處理引起了重視。從工業(yè)生態(tài)學(xué)的角度分析，許多工藝過程排出的廢物，不再是無用的，而是沒有完全利用的物質(zhì)，三廢處理對(duì)分離技術(shù)是一種新的挑戰(zhàn)。

     (4)分離技術(shù)的特殊性

     競(jìng)爭(zhēng)促進(jìn)了分離過程的強(qiáng)化，分離過程的強(qiáng)化包括新裝置新工藝方法兩個(gè)方面。任何能使設(shè)備小型化、能量高效化和有利于可持續(xù)性發(fā)展的工分離新技術(shù)均屬于分離過程的強(qiáng)化之列。這是化工分離技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)之一。耦合分離技術(shù)受到關(guān)注。催化劑精餾、膜精餾、吸附精餾、反應(yīng)萃取、絡(luò)合吸附、反膠團(tuán)、膜萃取、發(fā)酵萃取、化學(xué)吸附和電泳萃取等新型耦合分離技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。耦合分離技術(shù)可能解決許多傳統(tǒng)分離難以完成的任務(wù)。電動(dòng)耦合色譜可以高效地分離維生素。信息技術(shù)推動(dòng)了分離技術(shù)的發(fā)展。分離科學(xué)和技術(shù)具有多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，信息技術(shù)和傳統(tǒng)化工方法結(jié)合加速了分離技術(shù)的進(jìn)步。