離心萃取機,其是利用油與水的密度不同,通過高速旋轉產(chǎn)生的離心力代替重力,使混合液中的油和水產(chǎn)生不同的離心力,從而實現(xiàn)油與水的快速分離。該法可用于脫除固體顆粒、白由水和部分乳化水,但不能分離溶解水。
分離原理
????離心分離是指油水混合液在高速旋轉條件下,借助油水密度差所產(chǎn)生的離心力不同,實現(xiàn)密度不同相分離的技術。離心法可在很短的時間內有效地分離白由水和乳化水,與重力法相比,效率更高,設備占地面積更小,其簡易工作原理如圖2所示。
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????在高速旋轉過程中,產(chǎn)生幾百到幾千倍重力加速度的離心力,油水混合液中,輕質相(油)、重質相(水)、固體顆粒密度依次增加,所受離心力依次增大,由旋轉中心向外運動加速度依次增加,形成由內向外為油相、水相、固體顆粒的分離層,實現(xiàn)了油水分離。根據(jù)離心力場的形成方式可將離心法分為:機械動力離心分離和水力旋流分離。
水力旋流分離的典型設備是水力旋流分離器,分為液一固分離器(傳統(tǒng)旋流分離器)和液一液分離器。與其他分離設備相比,水力旋流分離器具有分離效率高、處理量適應范圍寬、結構簡單緊湊、體積小、重量輕、無運動部件、安裝方便靈活、操作和維護方便、流程易于密閉、使用壽命長等諸多優(yōu)點。
應用實例
????機械動力離心分離的典型設備是碟式離心油水凈機。該設備對具有較好破乳化性能的低密度和低豁度油品(如汽輪機油)的油水分離效果更好,而對高豁度油品(如齒輪油)效果較差。碟式離心凈油機的核心部分是分離筒,其工作原理如圖3 (a)所示。
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????油水混合液從分離盤架中心的進人管A口進人,在管中被逐漸增加旋轉速度,到達盤架底部后,由盤架上的一排B孔流出,穿過分離盤相應的孔向上流動,同時在分離盤之間被不斷提高旋轉速度。高速旋轉的混合液產(chǎn)生很大的離心力。密度大的水所產(chǎn)生的離心力也大,在兩分離盤之間被甩向上一個分離盤的底面,沿著這個底面向外流動,聚集于分離筒的四周。密度較小的油則沿下一個分離盤的上表面流向中心,通過分離盤內孔向上流動,過程如圖3 (b)所示。聚集在分離筒周圍的水從排水口C排出,分離后的凈滑油,沿分離盤內孔的間隙向上流動,從上端的出油口D流出。
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????圖4給出了傳統(tǒng)旋流分離器和液一液旋流分離器的工作原理。油水混合液切向高速進人旋流分離器后,重相介質(或水)受離心作用移向邊壁并由底部出口排除;輕相介質(或油)則向軸心聚集并由頂部的溢流口排出,完成兩相分離過程。
????傳統(tǒng)離心萃取器用于分離液一固混合相,因兩相密度差較大,且固態(tài)顆粒越大,兩相分離越容易。相對液一固旋流分離而言,因受油水密度差小,油水混合液因剪切力而產(chǎn)生破碎液滴,發(fā)生乳化,以及要求分離相之間不能發(fā)生物理變化或化學反應等因素的影響,液一液旋流分離變得更加困難。
? ? 液一液離心萃取器在設計上要根據(jù)液-液混合液的特性進行相應的調整。在研究中指出,液一液水力旋流分離器為了獲得較強的旋轉離心力并避免過大的壓力降,旋流器的直徑很小,但要有很大的長徑比來保證足夠的停留時間。與傳統(tǒng)旋流分離器相比(圖4(a)所示),長徑比很大,其表現(xiàn)特征就是液一液旋流器(圖4(b)所示)形狀細長,可增加油滴在旋流器中的停留時間,增大了分離幾率,同時可維持較大的旋流強度。
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