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全氟成型離心萃取機的優劣
隨著溶劑萃取行業的發展,離心萃取機的應用越來越廣泛。因萃取體系大多是在酸、堿以及極性溶劑等強腐蝕、強極性溶劑的工藝條件下實施,加之工藝上的溫度、鹽分等影響,對離心萃取機的材質要求比較嚴苛。在普通不銹鋼難以耐腐蝕時,選用工業純鈦、哈氏合金等投入成本又太高,市場上出現了所謂的全氟型離心萃取機、全塑型離心萃取機或氟塑料整體成型的離心萃取機等,根據宣傳具有耐腐蝕、耐溶劑、萃取效率高、節省功率等優點。本文結合理論分析、實際應用、國外發展等方面,對該類型設備試著進行全面分析。

(1)氟塑料的屈服強度一般在20MPa,僅為鋼材的1/10,甚至還低。作為離心萃取機的轉鼓,在旋轉時,轉鼓本身收到離心力場的內應力作用,此外還需經受物料的離心壓力。在此力學綜合作用下,塑料的強度無法滿足,這也是塑料難以作為離心機旋轉件或壓力容器承壓件的重要原因,無法克服。

(2)因為塑料的自身強度低,難以克服離心力的應力及物料壓力作用,全塑型離心萃取機必然轉速低、轉鼓長徑比小、轉鼓直徑小、轉鼓長度短,犧牲分離因數以及轉鼓的性能參數來制作,所以全塑型離心萃取機的應用場合十分有限,僅在處理量小、易分離的特定場合,如密度差大的場合等。國外如法國、德國、美國均未把全塑型離心萃取機作為發展方向,而是向著新一代環隙式、大長徑比的方向發展。

(3)新一代環隙式、大長徑比的高參數離心萃取機是發達國家的技術發展趨勢,如法國羅伯特、美國阿貢實驗室等均以此作為發展方向。該型離心機的重要特點是:大長徑比。轉鼓直徑大,長度高,這個技術參數是為了確保分離時間長,而環隙結構是為了保證混合傳質效果好,以上兩點確保了萃取效率高——而這時全塑型離心萃取機無法達到的。

(4)新一代環隙式、大長徑比高參數離心萃取機結構上采用上下支撐的結構,是為了確保轉鼓大長徑比的穩定性和可靠性,底部的整裝式機械密封確保了整機的密閉。機械密封在轉速3000r/min以內是通用機械行業最成熟可靠的密封型式,性能優越,可靠穩定。

(5)全塑型離心萃取機因自身強度缺陷,不能做成大長徑比的高參數,轉速低、轉鼓短,單位時間內進入的物料少,所以需求的電機功率小。但這不是節能。這是犧牲了處理能力、分離時間、萃取效率等代價換來的。一般萃取應用時,多為多級串聯,一旦意外停車,設備會積留物料,較小的功率配備難以負荷直接啟動,只能放空造成物料損耗;加之全塑離心萃取機壽命短,易變形,維修維護成本高,綜合下來,該設備的投資成本、使用成本反而更高。

(6)全塑型離心萃取機內部連接只能采用螺紋或卡口型式,連接形式不可靠,沒有具體力學模型,這種結構型式在離心力場、壓力場均未接受理論分析、實踐考驗,風險性大。

綜上,全氟型離心萃取機、全塑型離心萃取機或氟塑料整體成型的離心萃取機作為一種概念性的離心萃取機,雖然引入了新材料,可以耐受腐蝕和溶劑極性,但作為一種工業設備,還需要從力學性能、結構型式、材料性能研究等基礎研究做起。而市場上鋼襯塑型離心萃取機,在離心萃取行業,是一種非常好的應用創新。


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