碟式離心分離機(jī)在混合油連續(xù)精煉中的應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
碟式離心分離機(jī)由于具有處理量大、分離效率高、分離效果好、可以連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在油脂精煉加工中得到越來越廣泛的應(yīng)用。在普通的油脂連續(xù)精煉中，碟式離心分離機(jī)主要用于油脂的脫膠、脫皂、脫水等工藝過程。在混合油連續(xù)精煉中，考慮到混合油易乳化、油皂比重差大等特性，混合油連續(xù)精煉一般不安排水化脫膠及水洗除皂工藝過程，只需安排中和脫酸過程。因此，碟式離心分離機(jī)在混合油連續(xù)精煉中主要用于脫皂，且性能好的離心機(jī)只需一次脫皂即能達(dá)到工藝要求。
1 碟式離心分離機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
應(yīng)用于混合油精煉的碟式離心分離機(jī)，由于是在有溶劑存在的環(huán)境中運(yùn)行，因此，對(duì)其防爆、防泄漏、防靜電等方面的要求都非常嚴(yán)格。為了適應(yīng)這種要求，相對(duì)一般運(yùn)行環(huán)境而言，其結(jié)構(gòu)必須作一些特殊的改進(jìn)，這些改進(jìn)一般包括：使用防爆型電動(dòng)機(jī)及延時(shí)降壓起動(dòng)技術(shù)，去除常規(guī)的摩擦聯(lián)軸器，采用機(jī)械密封式進(jìn)出料裝置。此外，考慮到防溶劑泄漏的可行性，一般采用人工除渣型轉(zhuǎn)鼓為好，而且轉(zhuǎn)鼓上可以不帶有任何型式的沖洗水裝置。
2 碟式離心分離機(jī)的基本分離操作原理
碟式離心分離機(jī)專用于比重差較小的不同相混合流質(zhì)物料的分離，其中，比重較小的物料稱為輕相，比重較大的物料稱為重相。碟式離心機(jī)的分離工作原理可以簡(jiǎn)單解釋為：在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓中存在強(qiáng)大的離心力場(chǎng)，進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓并隨著轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)的輕重相物料，由于存在比重差，在同一離心力場(chǎng)中受到的離心力并不完全相等，由此產(chǎn)生“離心壓差”，并導(dǎo)致輕重相分別走向碟片的內(nèi)外緣，直至完全分離。
我們把轉(zhuǎn)鼓中輕重相開始互相分離的環(huán)形圓柱面叫做輕重相分離界面，簡(jiǎn)稱界面。一般情況下，碟式離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)，首先假定一標(biāo)準(zhǔn)液料，該標(biāo)準(zhǔn)液料的流量、粘度、溫度、比重及其輕重相含量比例等參數(shù)在可控范圍內(nèi)都是恒定的，然后再設(shè)定一組均勻分布于碟片上的進(jìn)料孔（進(jìn)料孔可以為圓形或長(zhǎng)圓形，所有的進(jìn)料孔均勻分布在同一圓柱面上），使從該進(jìn)料孔位置開始，輕相和重相通過碟片間隙分別到達(dá)碟片的內(nèi)緣和外緣所需的時(shí)間一樣長(zhǎng)。這時(shí)，所有碟片上的進(jìn)料孔中心點(diǎn)所圍成的圓柱面就是理想分離界面。以理想分離界面為基礎(chǔ)，設(shè)定輕重相出口流道在轉(zhuǎn)鼓中的口徑，使在離心力場(chǎng)下實(shí)際分離界面位置剛好落在理想分離界面上，此時(shí)的分離狀態(tài)就是理想工作狀態(tài)。
由于實(shí)際工作中待分離物料和標(biāo)準(zhǔn)液料總存在一些差異，實(shí)際的工作界面很少能正好落在理想分離界面上。因此，根據(jù)工作需要，就有必要通過外部操作來改變工作界面的位置，使其盡可能接近理想界面，以便達(dá)到較佳的分離效果。改變工作界面的方法一般有以下兩種：一是通過改變輕重相出口流道在轉(zhuǎn)鼓中的口徑來實(shí)現(xiàn)；二是通過改變輕重相出口的壓力（即操作背壓）來實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)轉(zhuǎn)鼓正在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，要隨時(shí)改變輕重相出口流道在轉(zhuǎn)鼓中的口徑是相當(dāng)困難的，但輕重相出口背壓卻可以比較方便地隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。因此，一般情況下，重相出口流道在轉(zhuǎn)鼓中的口徑處都設(shè)計(jì)成一系列不同口徑的可以拆卸的活動(dòng)環(huán)（俗稱比重環(huán)，比重環(huán)可以跟機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)做成一體，也可以單獨(dú)分別設(shè)計(jì)；當(dāng)然，輕相出口流道上也可以有類似的活動(dòng)環(huán)），而輕相出口流道在轉(zhuǎn)鼓外側(cè)設(shè)計(jì)有可以調(diào)節(jié)出口壓力（即輕相出口背壓）的閥門裝置。
離心機(jī)操作調(diào)整時(shí)，先選擇一個(gè)比較合適的重相比重環(huán)，使工作界面落在理論界面（一般即為碟片組進(jìn)料孔中心位置）附近。雖然實(shí)際工作界面位置很難直接觀察到，但完全可以通過觀察輕重相物料的分離狀態(tài)來大致判斷工作界面的位置。然后再通過調(diào)節(jié)輕相出口背壓來微調(diào)工作界面位置，以達(dá)到預(yù)期的分離效果。
具體來講，若重相比重環(huán)口徑減小，則工作接線位置向碟片內(nèi)緣靠攏（即內(nèi)移），重相行程將相應(yīng)加長(zhǎng)，重相中的輕相含量相應(yīng)減少；而輕相行程則相對(duì)變短，輕相中的重相含量就相應(yīng)增多。就油皂分離而言，這時(shí)的情況就是皂腳含油減少但油中含皂增多，油色逐漸變渾濁。反之，若重相比重環(huán)口徑增大，則工作界面向碟片外緣靠攏（即外移），重相行程相對(duì)變短，重相中的輕相含量相應(yīng)增多；而輕相行程則相對(duì)加長(zhǎng)，輕相中的重相含量就相應(yīng)減少。就油皂分離而言，這時(shí)的情況就是油色變清，但皂腳含油增多。
另一方面，若減小輕相出口背壓，則工作界面內(nèi)移，其效果與減小重相比重環(huán)口徑一致；而如果增大輕相出口背壓，則工作界面外移，其效果與增大重相比重環(huán)口徑一致。
3 實(shí)際操作中應(yīng)注意的幾個(gè)問題
3.1 背壓及流量的調(diào)整
由于混合油的特性與不含溶劑的油脂的特性差別很大，因此，這兩者對(duì)離心機(jī)的操作要求亦不盡相同。
3.1.1 背壓的調(diào)整
在整個(gè)離心機(jī)工作周期中，輕相出口背壓的調(diào)整呈現(xiàn)這樣的規(guī)律，即從0慢慢調(diào)大，然后再慢慢調(diào)小，直至正常分離所需的數(shù)值，此后在整個(gè)工作過程中，背壓又漸漸緩慢地不斷提高，直到結(jié)束一個(gè)工作周期。
之所以如此，這是因?yàn)樗谋戎剡h(yuǎn)比含有溶劑的皂腳大得多，因此，在同一離心力場(chǎng)下（即在同樣轉(zhuǎn)速的同一轉(zhuǎn)鼓中），要使水從轉(zhuǎn)鼓中流出，所需的輕相出口背壓比使皂腳流出所需的輕相出口背壓要大得多（這個(gè)背壓的具體數(shù)值與混合油的粘度、比重、流量以及比重環(huán)口徑大小等參數(shù)有關(guān)）。在實(shí)際操作中，當(dāng)混合油從輕相流道流出時(shí)，有時(shí)輕相出口背壓可超過0.75MPa，而有時(shí)則需把輕相出口背壓調(diào)到不足0.15MPa。
進(jìn)入正常分離狀態(tài)后，隨著分離時(shí)間的延續(xù)，皂腳中注入粕粒、泥渣等比重比較大的顆粒慢慢在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁及整個(gè)重相流道上沉積下來，重相流道阻力隨之慢慢相應(yīng)增大，為了平衡這個(gè)阻力，所需的輕相出口背壓也相應(yīng)慢慢增加，直到結(jié)束一個(gè)工作周期為止。
3.1.2 流量的調(diào)整
剛開始進(jìn)料時(shí)，混合油流量一般調(diào)到額定流量的1/2～2/3即可，等通過輕相出口背壓的調(diào)節(jié)使分離效果達(dá)到要求后，再逐漸把進(jìn)料流量調(diào)大，同時(shí)，注意調(diào)節(jié)輕相出口歐背壓以保持分離效果。
如果一開始進(jìn)料就把流量調(diào)大，往往欲速則不達(dá)。在實(shí)際開機(jī)操作中，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)這樣一種情況，即當(dāng)進(jìn)料流量達(dá)到某一數(shù)值后，輕相變得較渾濁，但輕相出口背壓剛一調(diào)高，重相皂腳含油即明顯增加，而輕相混合油中含皂狀況卻改變不大，這就意味著實(shí)際的流量已超過了分離機(jī)的處理能力，此時(shí)應(yīng)調(diào)小進(jìn)料流量來解決。
3.1.3 背壓與流量的關(guān)系
我們從操作中知道輕相出口背壓與混合油流量的關(guān)系非常密切。其實(shí)，這兩者之間的關(guān)系可以用能量守恒定律來解釋。在這里，能量主要是在動(dòng)能（表現(xiàn)為混合油流量）和勢(shì)能（表現(xiàn)為輕相出口背壓）之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在同樣條件下（即在同一離心力場(chǎng)中），輕相出口背壓越大，則混合油流量就越小；反之，輕相出口背壓越小，則混合油流量就越大。
因此，從經(jīng)濟(jì)角度來看，在分離效果達(dá)到要求的前提下，輕相出口背壓應(yīng)該盡可能調(diào)小，以便盡可能相應(yīng)增大離心機(jī)的處理量。
當(dāng)然，正常分離時(shí)輕相出口背壓太小也不好，因?yàn)楸硥禾r(shí)，對(duì)皂腳中含油的調(diào)整幅度將非常有限，甚至有可能對(duì)皂腳含油完全失控。反之，加入正常分離時(shí)所需的輕相出口背壓調(diào)得太大，如超過0.45MPa，雖然這時(shí)分離效果很好控制，但這是以犧牲處理量為前提的，也不是很經(jīng)濟(jì)的辦法。一般情況下，輕相出口背壓在正常分離時(shí)應(yīng)以保持在0.20MPa左右為宜。
3.2 沖洗水的使用
在普通的油脂連續(xù)精煉脫皂工藝過程中，為了更有效地把皂腳及沉渣從離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓中及時(shí)地排出機(jī)外，往往通過專門的裝置往轉(zhuǎn)鼓中注入所謂的沖洗水。由于水的比重比油重且與皂腳比重相仿，這部分工藝用水進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓后即沿著轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁經(jīng)重相流道流出，在此過程中，皂腳被稀釋，粘度降低，更易于排出轉(zhuǎn)鼓。而沉積于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的殘?jiān)w粒亦會(huì)被水流夾帶沖走，這對(duì)延長(zhǎng)離心機(jī)正常分離工作周期及有效保持分離效果無疑都是非常有利的。
在混合油連續(xù)精煉中，由于有溶劑的存在，含有溶劑的皂腳的理化特性與不含有溶劑時(shí)的特性具有很大的區(qū)別。這時(shí)在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓中，水的比重不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于混合油的比重，且亦會(huì)比含有溶劑的皂腳的比重要大得多。另外，由于皂腳含有溶劑，這就使得皂腳與水的互溶性變得很差。此時(shí)，一旦有水進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓中，必須形成油-皂-水三相物料，使轉(zhuǎn)鼓中原有的油-皂兩相物料的穩(wěn)定分離狀態(tài)遭到破壞，從而使離心機(jī)不能正常工作。
因此，一般情況下，碟式離心分離機(jī)在進(jìn)行混合油連續(xù)精煉時(shí)無需使用沖洗水，只有在結(jié)束一個(gè)分離操作周期時(shí)，在停止進(jìn)料后，方可以考慮注入沖洗水并相應(yīng)減除輕相出口背壓，以便把轉(zhuǎn)鼓中殘留的混合油更多地“撤”出來，并把殘余的皂腳沖出，減輕清洗轉(zhuǎn)鼓的負(fù)擔(dān)。
3.3 基本的維護(hù)保養(yǎng)知識(shí)
作為離心機(jī)操作人員，首先必須熟讀離心機(jī)的操作使用說明書，并嚴(yán)格執(zhí)行說明書的各項(xiàng)要求。
事實(shí)上，在此我們僅就一般性的問題作了討論，在混合油連續(xù)精煉中應(yīng)用碟式離心分離機(jī)，涉及到的還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些。但是，了解了這些常識(shí)，或許總會(huì)更好地促進(jìn)我們做好許多實(shí)際工作，而這正是本文寫作的初衷。
