BXT離心萃取機(jī)的研發(fā)過程及應(yīng)用

一、國內(nèi)外離心萃取機(jī)的發(fā)展歷程

離心萃取機(jī)美國六十年代已成功地應(yīng)用于輻照核燃料的后處理。蘇聯(lián)、法國、德國、日本等國也較早地開展了研究和應(yīng)用，我們從七十年代初開始研制，已有30年的時(shí)間。

目前已研制成功轉(zhuǎn)筒內(nèi)徑從25毫米到10000毫米的多種規(guī)格的環(huán)隙式離心萃取機(jī)，處理能力從幾毫升/分到60米立方/小時(shí)。材料有不銹鋼、鈦、玻璃鋼鋼襯氟、全氟等，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在工業(yè)部門，如水法冶金中的銦、鐵分離，稀土分離，高分子聚合物聚碳酸酯、環(huán)氧樹脂膠液的水洗除雜，煉油廠中污水萃取除有害雜質(zhì)，化工、制藥中間體的提取等等，且應(yīng)用范圍還在繼續(xù)擴(kuò)大。由于取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

 目前，溶劑萃取法已廣泛應(yīng)用于溫法冶金，化工，石油化工，生物、廢水制藥，環(huán)境保護(hù)及輻照核燃料的后處理等許多工業(yè)部門和科研工作中，并且萃取工藝、萃取設(shè)備還在不斷得到新的發(fā)展。

二、BXT離心萃取機(jī)與其他萃取設(shè)備介紹

BXT離心萃取機(jī)是一種高效的液液萃取設(shè)備，目前常用的萃取設(shè)備分三大類：箱式設(shè)備，塔式設(shè)備和BXT離心萃取機(jī)。前二類設(shè)備都是在重力場中利用兩相比重的不同，使兩種互不相溶的混合液實(shí)現(xiàn)分相，而離心萃取機(jī)則是在離心力場實(shí)現(xiàn)分相，通常把離心加速度與重力加速度之比稱為離心萃取器的分離因數(shù)，用a表示。 A=ω2R/g，式中ω為液體的旋轉(zhuǎn)角速度，R為旋轉(zhuǎn)半徑，g為重力加速度。

在離心萃取機(jī)通常運(yùn)行條件下，a的數(shù)值可達(dá)數(shù)百甚至上千，因此離心萃取機(jī)要比其他兩類液-液萃取設(shè)備的分相能力大得多，這不僅使兩相混合液的分相時(shí)間大大縮短，并且亦為加強(qiáng)混合，加快相際傳質(zhì)，從而使所需傳質(zhì)時(shí)間的縮短提供了必要的條件。由于以上原因，使離心萃取器具備了級(jí)停留時(shí)間短（一般為幾秒到一分鐘），級(jí)存留液量少（一般是箱式設(shè)備的幾十分之一），操作范圍寬（重相比輕相一般可達(dá)1比30到30比1），分相迅速，傳質(zhì)級(jí)效率高等特點(diǎn)，BXT離心萃取機(jī)操作簡單可以連續(xù)生產(chǎn)，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，能適應(yīng)多種工業(yè)體系，特別是對兩相比重差小，粘度大的體系，更是重力分相設(shè)備難以相比的。 

離心萃取技術(shù)主要由轉(zhuǎn)筒和外殼兩大部分組成，轉(zhuǎn)筒上部為堰段，下部為澄清段，外殼上有兩相液體各自的進(jìn)料管，出料管和收集室，轉(zhuǎn)筒澄清段外壁與外殼內(nèi)壁之間的空間稱為環(huán)隙，兩相液體進(jìn)入環(huán)隙后，由于高速旋轉(zhuǎn)的筒的帶動(dòng)和液層間的摩擦而迅速實(shí)現(xiàn)強(qiáng)烈的混合，相際傳質(zhì)過程也由此發(fā)生，混合液在進(jìn)入轉(zhuǎn)筒澄清段后，由于離心力的作用，重相被甩向筒的內(nèi)壁而輕相則被擠向中心，這個(gè)分相過程一直進(jìn)行的澄清段頂部。

然后，重相通過堰段的垂直通道和重相堰流入重相收集室，輕向則通過堰段水平通道進(jìn)入輕相收集室，最后兩相液體從各自的出口管流入貯槽或下一級(jí)離心萃取機(jī)，繼續(xù)進(jìn)行上述過程。 環(huán)隙式離心萃取器可以單臺(tái)運(yùn)行，也可以多臺(tái)串聯(lián)起來運(yùn)行，臺(tái)數(shù)不受限制，可以很方便地實(shí)現(xiàn)多級(jí)逆流萃取過程。

三、國內(nèi)離心萃取技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及原因分析

目前國內(nèi)的離心萃取機(jī)主要是環(huán)隙式結(jié)構(gòu)，例如 CEL系列和 CTL 系列，這種結(jié)構(gòu)

最早由美國 CINC 公司開發(fā)。其特點(diǎn)是混合強(qiáng)度大、單級(jí)萃取率高，功耗較高，雙支點(diǎn)結(jié)構(gòu)，

轉(zhuǎn)鼓上下均設(shè)有軸承，下軸承處設(shè)有機(jī)械密封。

四、傳統(tǒng)環(huán)隙式結(jié)構(gòu)的離心萃取機(jī)在應(yīng)用中存在的問題：

1、設(shè)備易被腐蝕

由于萃取體系多為強(qiáng)酸、強(qiáng)堿體系，有的體系中還含有氯離子、氟離子等，普通的不銹鋼材質(zhì)很容易被腐蝕；而同樣鈦材也會(huì)被腐蝕，只是腐蝕速度較慢；盡管采用哈氏合金可以避免一些腐蝕，但該材質(zhì)造價(jià)高昂，導(dǎo)致設(shè)備成本過高。

2、底部機(jī)封和軸承易損壞，維修頻繁，費(fèi)用高，影響正常生產(chǎn)

傳統(tǒng)機(jī)型運(yùn)行時(shí)，為了減小設(shè)備震動(dòng)強(qiáng)度，其底部設(shè)有軸承，另設(shè)有機(jī)封，一般機(jī)封的使用壽命只有半年到一年的時(shí)間，而且其失效時(shí)間不可預(yù)測，一旦機(jī)封失效，離心機(jī)中的料液就會(huì)滲漏，而高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承在遇到水或溶劑后會(huì)很快損壞，并釋放出大量熱量，極其容易引發(fā)安全事故。

另外，機(jī)封和底軸承損壞后在現(xiàn)場很難維修，其動(dòng)平衡無法控制，造成維修后的設(shè)備運(yùn)行工況逐漸惡化，維修將會(huì)更頻繁。

3、單機(jī)功耗高

環(huán)隙式設(shè)備混合劇烈，一定程度上提高了萃取率，但萃取率并不是隨著混合強(qiáng)度的增加而持續(xù)增加，當(dāng)單級(jí)傳質(zhì)達(dá)到平衡后，混合強(qiáng)度再如何增加，其萃取率也不會(huì)提升。因此，該結(jié)構(gòu)的設(shè)備在運(yùn)行中所消耗的功大多是無用功，而且轉(zhuǎn)鼓在氣蝕作用下很容易磨損，導(dǎo)致功耗非常高。

4、易乳化體系不適用

在環(huán)隙式離心萃取機(jī)中，在旋轉(zhuǎn)圓筒和固定圓筒之間的液體會(huì)產(chǎn)生“泰勒渦流”，而這些形成“泰勒渦流”的旋轉(zhuǎn)液體在進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓之前又會(huì)通過攪拌槳進(jìn)行再次混合，最終導(dǎo)致液體混合強(qiáng)度過大，從而造成兩相分離困難或者乳化嚴(yán)重等問題。

五、中合匯萃針對環(huán)隙式離心萃取機(jī)存在的問題，結(jié)合市場需求研發(fā)生產(chǎn)第二代離心萃取機(jī) BXT系列。

BXT 離心萃取機(jī)在腐蝕方面的突破

1、設(shè)備采用高分子復(fù)合材料，可耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及有機(jī)溶劑的腐蝕。

2、無底部軸承與機(jī)械密封，無需維護(hù)

3、功耗低，同等處理量條件下，功耗僅為傳統(tǒng)設(shè)備的1/10~1/3

4、多種混合結(jié)構(gòu)可選配，可適用于易乳化的體系

BXT系列機(jī)型和傳統(tǒng)的環(huán)隙式結(jié)構(gòu)相比具有以下特點(diǎn)。

1、采用上懸式結(jié)構(gòu)，處理區(qū)域無底部軸承和機(jī)械密封，無滲漏風(fēng)險(xiǎn)，維護(hù)費(fèi)用和工人

勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。

2、可選配配有符合 GMP 標(biāo)準(zhǔn)的在線清洗系統(tǒng)。

3、多種混合結(jié)構(gòu)可選配，可適用于易乳化的體系。

4、結(jié)構(gòu)簡單，采用模塊化制作、加工周期更短。

5、處理量更大、更節(jié)能（同等處理量的情況下，其功耗是傳統(tǒng)環(huán)隙式結(jié)構(gòu)離心萃取機(jī)

的 0.3~0.1 倍）。

6、設(shè)備采用特殊材料處理，可耐濃硫酸、鹽酸、混合酸及有機(jī)溶劑的腐蝕。

7、更換部件時(shí)不用拆機(jī)，普通工人即可完成，操作簡單方便。

六、BXT離心萃取機(jī)簡介及研發(fā)過程：（BXT系列第一代）

1、環(huán)隙式離心萃取機(jī)多用不銹鋼材質(zhì)/2、采用雙支點(diǎn)結(jié)構(gòu)/3、底部設(shè)有機(jī)械密封

（BXT系列 第二代）

1、主體采用鋼襯氟材質(zhì)、鋼襯氟材質(zhì)顯著提高了設(shè)備的耐腐蝕性能，

2、殼體采用鋼襯氟材質(zhì)，轉(zhuǎn)鼓采用高分子復(fù)合材料

3、高分子復(fù)合能夠耐強(qiáng)酸堿及大部分有機(jī)溶劑的腐蝕，

4、采用單軸承結(jié)構(gòu)，底部不設(shè)機(jī)封

5、無需維護(hù)；設(shè)備振動(dòng)平衡容易控制

七、BXT的二代離心萃取機(jī)簡介

BXT離心萃取機(jī)是一種新型、快速、高效的液液萃取分離設(shè)備，它與傳統(tǒng)的萃取設(shè)備如混合 澄清槽、萃取塔等在工作原理上有本質(zhì)的區(qū)別。離心萃取機(jī)是利用電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓高速轉(zhuǎn)動(dòng)， 密度不同且互不混溶的兩種液體在轉(zhuǎn)鼓或槳葉旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生剪切力的作用下完成混合傳質(zhì)，又在 轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下迅速分離。

工作過程

1、混合傳質(zhì)過程

輕重兩相溶液按一定比例分別從兩個(gè)進(jìn)料管口進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓和殼體之間的混合區(qū)內(nèi)，使兩相

快速混合分散，兩相溶液得到充分的傳質(zhì)，完成混合傳質(zhì)過程。

2、兩相分離過程

混合液在渦流盤或進(jìn)料器的作用下進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，在福板形成的隔艙區(qū)內(nèi)，混合液很快與轉(zhuǎn)

鼓同步回轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，比重大的重相液在向上流動(dòng)過程中逐步遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)鼓中心而靠

向轉(zhuǎn)鼓壁；比重小的輕相液體逐步遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)鼓壁而靠向中心，澄清后的兩相液體最終分別通過

各自堰板進(jìn)入收集室并由引管分別引出機(jī)外，完成兩相分離過程。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

1、兩相物料在離心力作用下分離效果好。

2、液體在設(shè)備內(nèi)存量少，可大幅度節(jié)約萃取劑的投入成本。

3、傳質(zhì)效率高，級(jí)效率高，開停車方便，停車后不破壞平衡。

4、設(shè)備占地面積小，綜合投資成本低。

5、適應(yīng)性強(qiáng)，靈活性高，可間歇運(yùn)行，可單臺(tái)運(yùn)行，可連續(xù)逆流操作，且中間不需要 另設(shè)級(jí)間泵。

應(yīng)用領(lǐng)域：

離心萃取機(jī)廣泛應(yīng)用于不含固體或含少量固體的液液萃取或分離過程。

1、油水分離（原油/重油/柴油等除水）。

2、污水處理（含酚廢水處理、廢酸水處理）。

3、制藥行業(yè)（醫(yī)藥中間體的制備、中藥物質(zhì)提純）。

4、濕法冶金（提取銅、釩、鈷、鎳或稀土元素的萃取分離等）。

5、食品行業(yè)（食用油、食品色素、添加劑、乳酸、檸檬酸萃取等分離）。

6、精細(xì)化工（香料、化妝品原料等提取，如香蘭素的萃取）。

7、核工業(yè)（鈾的提取）。

BXT離心萃取機(jī)和BXC萃取槽對比：

1、兩相物料在離心力作用下分離效果好。

2、傳質(zhì)效率高，級(jí)效率高，開停車方便，停車后不破壞平衡。

3、設(shè)備占地面積小，綜合投資成本低（對于大處理量大于 10m3/h 的工業(yè)生產(chǎn)，離心萃取的綜合投資成本優(yōu)勢才會(huì)體現(xiàn)，而且處理量越大其優(yōu)勢越明顯）。

4、適應(yīng)性強(qiáng)，靈活性高，可間歇運(yùn)行，可單臺(tái)運(yùn)行，可連續(xù)逆流操作，且中間不需要另設(shè)級(jí)間泵。

5、平衡時(shí)間短（進(jìn)行多級(jí)逆流萃取實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件時(shí)，離心機(jī)平衡時(shí)間只有幾分鐘，而萃取槽的平衡時(shí)間一般需要幾個(gè)小時(shí)）。

6、分相快、分離徹底（轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力是重力的幾百到上千倍）

7、萃取劑使用量小（存量約為萃取槽的幾十分之一）

8、密閉性好、操作環(huán)境好，便于安全生產(chǎn)管理

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