在化工生产中所处理的物料大部分都是处于液态和气态状况下,这种状态下的物体通称为流体。这些物料在静止和运动时都遵循流体力学的规律。以流体力学规律为基础规律的化工过程称为流体动力过程。一类以动量传递为主要理论基础的单元操作,主要有流体输送、沉降、过滤和混合等,在工程上主要用于物料输送、气相或液相悬浮系的分离以及液体的混合。流体动力过程应用于化工、石油、冶金、食品和环境保护等部门。
化工生产中处理的物料大都是气体、液体和粉粒状固体。这些物料,根据生产要求,依次在一系列化工机器或设备中发生化学变化或物理变化,最终加工成所需要的产品。为实现生产过程的连续化,物料在机器和设备间的输送十分重要。流体(气体与液体的总称)的输送借助于
流体输送机械;粉粒状固体往往也借助于
气流(或液流)的能量,进行像流体那样的输送,称为气力输送(或水力输送)。
含有悬浮固体微粒或液滴的气体称为气相悬浮系。从气体中分离出这些悬浮物的过程称为气相悬浮系的分离。在不同场合,悬浮物颗粒直径差别很大。例如空气净化要求除去的粉尘粒径只有几微米;而气力输送的颗粒直径可达几毫米至几十毫米。细小的颗粒通称灰尘,故从气体中分离悬浮灰尘的操作又称除尘或集尘。
①净化气体。例如在硫酸制造中,为防止
催化剂中毒,必须除去原料气中含有砷、硒等的尘粒;在药品、
感光材料和微电子产品的生产中,为保证产品质量,必须使空气净化。
②回收有价值的悬浮物。如从干燥器出口气体中回收产品,从
流化床反应器出口气体中回收催化剂等。
①沉降,气体和悬浮物因密度不同,可使之在重力或离心力场中产生相对运动,从而实现悬浮物的分离。这两种方法相应地称为重力沉降和离心沉降,前者常用设备为降尘室,后者常用设备为
旋风分离器。
④
超声波除尘,利用超声波使气体中悬浮的微小颗粒聚结成较大颗粒,再用重力沉降等方法除去。
⑤电除尘,将气相悬浮系通过高压电场,使悬浮物带有电荷,然后在
电场中沉降分离。上述各种分离方法分别适用于一定的粒径范围。
含有悬浮固体颗粒或液滴的液体称为液相悬浮系。从液体中分离出悬浮物的过程称为液相悬浮系的分离。在化工生产中,往往由于原料中含有杂质,溶液在浓缩时析出了晶体,或液相中发生化学反应而产生沉淀,从而形成液相悬浮系。为了净化液体或得到悬浮物产品,须对悬浮系进行分离。在某些反应过程(如
悬浮聚合)和
传质分离过程(如萃取、浸取)中,良好的液相悬浮系是增强相际接触的主要条件,因而液相悬浮系的分离对这些过程来说是不可缺少的后续操作。
液相悬浮系的分离方法,有沉降和过滤。
沉降主要用于颗粒浓度较低的悬浮系;过滤主要用于颗粒浓度较高的悬浮系。