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全氟成型离心萃取机的优劣
随着溶剂萃取行业的发展,离心萃取机的应用越来越广泛。因萃取体系大多是在酸、碱以及极性溶剂等强腐蚀、强极性溶剂的工艺条件下实施,加之工艺上的温度、盐分等影响,对离心萃取机的材质要求比较严苛。在普通不锈钢难以耐腐蚀时,选用工业纯钛、哈氏合金等投入成本又太高,市场上出现了所谓的全氟型离心萃取机、全塑型离心萃取机或氟塑料整体成型的离心萃取机等,根据宣传具有耐腐蚀、耐溶剂、萃取效率高、节省功率等优点。本文结合理论分析、实际应用、国外发展等方面,对该类型设备试着进行全面分析。

(1)氟塑料的屈服强度一般在20MPa,仅为钢材的1/10,甚至还低。作为离心萃取机的转鼓,在旋转时,转鼓本身收到离心力场的内应力作用,此外还需经受物料的离心压力。在此力学综合作用下,塑料的强度无法满足,这也是塑料难以作为离心机旋转件或压力容器承压件的重要原因,无法克服。

(2)因为塑料的自身强度低,难以克服离心力的应力及物料压力作用,全塑型离心萃取机必然转速低、转鼓长径比小、转鼓直径小、转鼓长度短,牺牲分离因数以及转鼓的性能参数来制作,所以全塑型离心萃取机的应用场合十分有限,仅在处理量小、易分离的特定场合,如密度差大的场合等。国外如法国、德国、美国均未把全塑型离心萃取机作为发展方向,而是向着新一代环隙式、大长径比的方向发展。

(3)新一代环隙式、大长径比的高参数离心萃取机是发达国家的技术发展趋势,如法国罗伯特、美国阿贡实验室等均以此作为发展方向。该型离心机的重要特点是:大长径比。转鼓直径大,长度高,这个技术参数是为了确保分离时间长,而环隙结构是为了保证混合传质效果好,以上两点确保了萃取效率高——而这时全塑型离心萃取机无法达到的。

(4)新一代环隙式、大长径比高参数离心萃取机结构上采用上下支撑的结构,是为了确保转鼓大长径比的稳定性和可靠性,底部的整装式机械密封确保了整机的密闭。机械密封在转速3000r/min以内是通用机械行业最成熟可靠的密封型式,性能优越,可靠稳定。

(5)全塑型离心萃取机因自身强度缺陷,不能做成大长径比的高参数,转速低、转鼓短,单位时间内进入的物料少,所以需求的电机功率小。但这不是节能。这是牺牲了处理能力、分离时间、萃取效率等代价换来的。一般萃取应用时,多为多级串联,一旦意外停车,设备会积留物料,较小的功率配备难以负荷直接启动,只能放空造成物料损耗;加之全塑离心萃取机寿命短,易变形,维修维护成本高,综合下来,该设备的投资成本、使用成本反而更高。

(6)全塑型离心萃取机内部连接只能采用螺纹或卡口型式,连接形式不可靠,没有具体力学模型,这种结构型式在离心力场、压力场均未接受理论分析、实践考验,风险性大。

综上,全氟型离心萃取机、全塑型离心萃取机或氟塑料整体成型的离心萃取机作为一种概念性的离心萃取机,虽然引入了新材料,可以耐受腐蚀和溶剂极性,但作为一种工业设备,还需要从力学性能、结构型式、材料性能研究等基础研究做起。而市场上钢衬塑型离心萃取机,在离心萃取行业,是一种非常好的应用创新。


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