1非均相分离物系
在化工生产中常常需要将一些混合物进行分离，混合物可分为均相物系和非均相物系两大类。均相混合物在物系内部不存在相界面，各处物料性质均匀一致。非均相混合物在物系内部有相界面存在，且相界面两侧物料性质是截然不同的。在非均相物系中，处于分散状态的物质，如分散于流体中的固体颗粒、液滴或气泡，称为分散物质或分散相；包围分散物质且处于连续状态的物质称为分散介质或连续相。根据连续相的状态，非均相物系分为两种类型：
（1）气态非均相物系：如含尘气体（气相-固相）、雾（气相-液相）；
（2）液态非均相物系：如悬浮液（液相-固相）、乳浊液（液相-液相）、泡沫液（液相-气相）。
2非均相分离分类
按照分离操作的依据和作用力的不同，非均相物系分离技术主要有以下几种：
2.1沉降分离法
在外力作用下，利用分散相和连续相之间的密度差，使分散相相对于连续相发生运动而实现分离的操作称为沉降。根据外力的不同，沉降可分为重力沉降和离心沉降。
2.2过滤分离法
过滤是以某种多孔物质作为介质来处理悬浮液的操作。在外力作用下，悬浮液中的液体通过介质的孔道而使固体颗粒被截留下来，从而实现固、液分离。过滤操作所处理的悬浮液称为滤浆，所用的多孔物质称为过滤介质，通过介质孔道的液体称为滤液，被截留的物质称为滤渣或滤饼。根据外力的不同，可分为常压过滤、加压过滤、真空过滤和离心过滤。
2.3静电分离法
利用高压电场使气体发生电离，含尘气体中的粉尘带电，带电尘粒被带相反电荷的电极板吸附，将尘粒从气体中分离出来。静电除尘能有效地铺集0.1μm甚至更小的尘粒或雾滴。
2.4湿洗分离法
使气、固混合物穿过液体，固体颗粒黏附于液体而被分离出来。
表2-1分离方法及常用分离设备表
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分离方法
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分离设备
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适用体系
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沉降分离法 |
沉降槽 |
液相-固相 液相-液相 |
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旋风分离器 |
气相-固相 |
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旋液分离器 |
液相-固相 |
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沉降式离心机 （如管式高速离心机） |
液相-液相 液相-固相 |
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过滤分离法 |
板框压滤机 |
液相-固相 |
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加压叶滤机 |
液相-固相 |
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转筒真空过滤机 |
液相-固相 |
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布袋除尘器 |
气相-固相 |
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过滤式离心机 （如卧式刮刀卸料离心机） |
液相-固相 |
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静电分离法 |
静电除尘器 |
气相-固相 |
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湿洗分离法 |
泡沫除尘器 |
气相-固相 |
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文丘里除尘器 |
气相-固相
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非均相分离操作一般可分为间歇操作和连续操作。
3.1间歇操作
间歇操作的特征是一个循环周期包括启动（加速）、进料、分离、洗涤、甩干、停机（或减速）、卸料等过程，根据生产要求对分离设备进行清洗、置换，继而进行下一生产周期的操作。
3.2连续操作
连续操作的特征是物料以一定流速连续进入分离设备内，分离产物也连续地从分离设备采出。
4机械化、自动化操作要求
4.1间歇操作
间歇操作的机械化、自动化操作要求主要是对进料、出料、分离等过程的控制。
4.1.1进料
4.1.1.1气-固（气-液）混合物进料
采用动量输送设备（如风机、真空泵等）向分离设备进料，在进料管线上设压力表、自动控制阀，通过动量输送设备变频调节进料压力和流速，实现远程自动控制。
动量输送设备，如风机、真空泵等采用远程自动启停、调节，或者通过远程控制变频、调节。本章节涉及的此类设备按此要求执行。
压力表采用远传显示、报警等。本章节涉及的此类仪表按此要求执行。
控制阀门采用远程自动控制。本章节涉及的此类阀门按此要求执行。
4.1.1.2液-固（液-液）混合物进料
（1）采用动量输送设备（泵等）向分离设备进料，设置流量计、自动控制阀，流量与自动控制阀、动量输送设备联锁，实现远程自动控制。
（2）采用计量槽向分离设备进料
①采用动量输送设备（泵等）向计量槽进料，进料管线设自动控制阀、计量槽设置液位计（或称重模块），液位（或重量）与自动控制阀、动量输送设备联锁，实现远程自动控制。
②计量槽出料通过重力（或动量输送设备）向分离设备进料，计量槽设置称重模块（或液位计），重量（或液位）与计量槽出料阀和分离设备进料阀（泵）联锁，实现远程自动控制。
（3）采用压料方式向分离设备进料，进料管线设置流量计、自动控制阀，流量与压料罐出料阀和分离设备进料阀联锁，实现远程自动控制。
（4）小批次及特殊物料向分离设备进料，应当采用计量槽的进料方式，远程控制。
4.1.2出料
（1）液体出料
分离设备可设液位计、称重模块、出料管线设流量开关，远程控制出料阀。
①采用重力出料无流量时，液位、重量、流量与出料阀联锁，实现远程自动控制。
②采用动量输送设备出料无流量时，液位、重量、流量与出料阀联锁，同时联锁动量输送设备，实现远程自动控制。
③采用气体压料或真空出料时，液位、重量、流量与出料阀联锁，同时联锁动力气源（如气源阀、真空泵、压缩机等），实现远程自动控制。
当物料在分离设备内需静置分层时，出料管线上可设密度计、智能视镜等，根据密度不同联锁控制不同物料出料阀，实现远程自动控制。
（2）固体出料
固体物料的出料方式主要有两种，一种是气力输送，另一种是机械输送。固体物料下游接收设备设料位或重量，料位或重量与气力输送或机械输送系统联锁，实现远程自动控制。
4.1.3分离过程
实现非均相分离过程的机械化、自动化操作要求：
涉及易燃易爆介质的分离操作，应对分离设备进行氮气保护。分离设备设压力表和氧含量在线检测，氮气管线和排气管线设自动控制阀，实现分离设备压力自动控制。
（1）离心分离
①离心分离控制参数为料位、分离设备电机电流、原料进料量等。
②物料进口设自动控制阀，通过分离设备料位控制进料量，当料位达到设定值时联锁切断进料，
③母液进出料管道、洗涤液进出料管道设自动控制阀，实现远程自动控制。
④在洗涤液管线上设流量计、自动控制阀，根据工艺要求，自动控制洗液液流量和洗涤时间，实现远程自动控制。
⑤通过设定分离时间、智能视镜远程监控确认分离完毕后，远程开启出料阀，物料经料仓收集后由机械输送或气力输送至下一工序，实现远程自动控制。
⑥电机启停、电机电流，控制室集中显示报警，远程控制。
（2）板框压滤
①板框压滤控制参数为压力、压滤设备电机电流、原料进料量等。
②压滤机保持压力达到设定值时，自动停止加压并保持压力，压紧压力由进料压力确定。
③进料管线设压力表、自动控制阀，进料压力达到设定值时联锁切断进料，实现远程自动控制。
④远程开关洗涤阀，对滤饼或滤布洗涤。
⑤远程开关压榨阀，对滤饼进行压榨，压榨完毕后，打开排压阀卸除压力。
⑥滤饼宜采用自动卸载，卸载的滤饼经料仓收集后通过机械输送或气力输送至下一工序，实现远程自动控制。
4.2连续操作
连续操作的机械化、自动化操作要求主要是对进料、出料过程的控制。
4.2.1进料
4.2.1.1气-固（气-液）混合物进料
采用动量输送设备（如风机等）向分离设备连续进料，设置压力表和自动控制阀，通过动量输送设备变频调节进料压力和流速，实现远程自动控制。
4.2.1.2液-固（液-液）混合物进料
液体采用动量输送设备（泵等）、重力或压差等向分离设备连续进料，设置流量计和自动控制阀，实现流量自动控制调节。
4.2.2出料
（1）液体出料
分离设备可设液位计、称重模块、出料管线设流量开关，远程控制出料阀。
①采用重力出料无流量时，液位、重量、流量与出料阀联锁，实现远程自动控制。
②采用动量输送设备出料无流量时，液位、重量、流量与出料阀联锁，同时联锁动量输送设备，实现远程自动控制。
③采用气体压料或真空出料时，液位、重量、流量与出料阀联锁，同时联锁动力气源（如气源阀、真空泵、压缩机等），实现远程自动控制。
当物料在分离设备内需静置分层时，出料管线上可设密度计、智能视镜等，根据密度不同联锁控制不同物料出料阀，实现远程自动控制。
（2）固体出料
固体物料的出料方式主要有两种，一种是气力输送，另一种是机械输送。固体物料下游接收设备设料位或重量，料位或重量与气力输送或机械输送系统联锁，实现远程自动控制。
4.2.3分离过程
实现非均相分离过程的机械化、自动化操作要求：
涉及易燃易爆介质的分离操作，应对分离设备进行氮气保护。分离设备设压力表和氧含量在线检测，氮气管线和排气管线设自动控制阀，实现分离设备压力自动控制。
（1）离心分离
①离心分离控制参数为料位、分离设备电机电流、原料进料量等。
②物料及洗涤液进出口设自动控制阀，通过料位和洗涤时间控制进出料阀门，实现远程自动控制。
③电机启停、电机电流，控制室集中显示报警，远程控制。
（2）旋风分离
①旋风分离控制参数为压力、物料进料量、风机变频等。
②物料进口管道设压力表，通过风机变频控制进料压力和流速，实现远程自动控制。
③风机启停、电流，控制室集中显示报警，远程控制。
4.3其他
针对特殊的工艺物料，如特殊的易燃、易爆、有毒、有腐蚀性等介质，在非均相分离过程（进料、出料、非均相分离）中存在诸多安全风险，应在基础设计阶段开展危险和可操作性分析（HAZOP），及预先危险分析（PHA）或事故树分析（ETA）等定量定性风险评价方法，对整个分离过程的危险性进行分析。根据分析结果设置相应的机械化及自动化手段。
非均相分离过程（出料）中有人员现场操作，应采用机械化和自动化的手段来实现现场无人操作。
5集中控制要求
针对非均相分离设备操作，实施以下集中控制要求：
非均相分离设备操作过程参数（如流量、温度、压力、料位、称重、变频等）远传至DCS系统。进料、出料及分离过程的操作，通过PLC控制系统或DCS系统实现远程自动控制。
6典型非均相分离设备设计方案
某企业混酸-石墨非均相分离设备“机械化换人、自动化减人”方案。
6.1工艺简述
自石墨纯化反应工序来的混酸-石墨物料进入离心机前缓冲罐，本分离工序采用立式刮刀离心机，启动离心机，待达到进料转速状态时，开启进料远程控制阀，达到离心机设定料位时联锁切断进料。升至高速分离，在离心力作用下，物料通过滤网实现过滤，混酸穿过滤层转鼓孔甩至空腔经出液管排出，石墨则被截留在转鼓内形成圆桶状滤饼，随后对滤饼进行洗涤，达到洗涤要求后，转速降到卸料转速状态，刮刀装置动作，打开出料远程控制阀，固体物料经螺旋输送机输送至下一工序。
6.2非均相分离设备自动化设计方案
6.2.1进料
进料管线上设远程自动控制阀，通过离心机料位控制进料量，达到离心机设定料位时联锁切断进料。
6.2.2出料
分离终点时远程开启离心机底部固体物料出料阀，将固体石墨通过螺旋输送机输送至下一工序。
6.2.3分离过程
根据石墨中酸含量，设定离心时间、洗涤次数等，通过PLC系统自动控制进出料，信号远传至DCS系统，实现液相和固相出料远程控制。
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