BXT離心萃取機的研發過程及應用

一、國內外離心萃取機的發展歷程

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

目前已研制成功轉筒內徑從25毫米到10000毫米的多種規格的環隙式離心萃取機，處理能力從幾毫升/分到60米立方/小時。材料有不銹鋼、鈦、玻璃鋼鋼襯氟、全氟等，現已廣泛應用在工業部門，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、環氧樹脂膠液的水洗除雜，煉油廠中污水萃取除有害雜質，化工、制藥中間體的提取等等，且應用范圍還在繼續擴大。由于取得了較好的經濟效益和社會效益。

 目前，溶劑萃取法已廣泛應用于溫法冶金，化工，石油化工，生物、廢水制藥，環境保護及輻照核燃料的后處理等許多工業部門和科研工作中，并且萃取工藝、萃取設備還在不斷得到新的發展。

二、BXT離心萃取機與其他萃取設備介紹

BXT離心萃取機是一種高效的液液萃取設備，目前常用的萃取設備分三大類：箱式設備，塔式設備和BXT離心萃取機。前二類設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現分相，而離心萃取機則是在離心力場實現分相，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，用a表示。 A=ω2R/g，式中ω為液體的旋轉角速度，R為旋轉半徑，g為重力加速度。

在離心萃取機通常運行條件下，a的數值可達數百甚至上千，因此離心萃取機要比其他兩類液-液萃取設備的分相能力大得多，這不僅使兩相混合液的分相時間大大縮短，并且亦為加強混合，加快相際傳質，從而使所需傳質時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停留時間短（一般為幾秒到一分鐘），級存留液量少（一般是箱式設備的幾十分之一），操作范圍寬（重相比輕相一般可達1比30到30比1），分相迅速，傳質級效率高等特點，BXT離心萃取機操作簡單可以連續生產，易實現自動控制，能適應多種工業體系，特別是對兩相比重差小，粘度大的體系，更是重力分相設備難以相比的。 

離心萃取技術主要由轉筒和外殼兩大部分組成，轉筒上部為堰段，下部為澄清段，外殼上有兩相液體各自的進料管，出料管和收集室，轉筒澄清段外壁與外殼內壁之間的空間稱為環隙，兩相液體進入環隙后，由于高速旋轉的筒的帶動和液層間的摩擦而迅速實現強烈的混合，相際傳質過程也由此發生，混合液在進入轉筒澄清段后，由于離心力的作用，重相被甩向筒的內壁而輕相則被擠向中心，這個分相過程一直進行的澄清段頂部。

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離心萃取機，繼續進行上述過程。 環隙式離心萃取器可以單臺運行，也可以多臺串聯起來運行，臺數不受限制，可以很方便地實現多級逆流萃取過程。

三、國內離心萃取技術的應用現狀及原因分析

目前國內的離心萃取機主要是環隙式結構，例如 CEL系列和 CTL 系列，這種結構

最早由美國 CINC 公司開發。其特點是混合強度大、單級萃取率高，功耗較高，雙支點結構，

轉鼓上下均設有軸承，下軸承處設有機械密封。

四、傳統環隙式結構的離心萃取機在應用中存在的問題：

1、設備易被腐蝕

由于萃取體系多為強酸、強堿體系，有的體系中還含有氯離子、氟離子等，普通的不銹鋼材質很容易被腐蝕；而同樣鈦材也會被腐蝕，只是腐蝕速度較慢；盡管采用哈氏合金可以避免一些腐蝕，但該材質造價高昂，導致設備成本過高。

2、底部機封和軸承易損壞，維修頻繁，費用高，影響正常生產

傳統機型運行時，為了減小設備震動強度，其底部設有軸承，另設有機封，一般機封的使用壽命只有半年到一年的時間，而且其失效時間不可預測，一旦機封失效，離心機中的料液就會滲漏，而高速運轉的軸承在遇到水或溶劑后會很快損壞，并釋放出大量熱量，極其容易引發安全事故。

另外，機封和底軸承損壞后在現場很難維修，其動平衡無法控制，造成維修后的設備運行工況逐漸惡化，維修將會更頻繁。

3、單機功耗高

環隙式設備混合劇烈，一定程度上提高了萃取率，但萃取率并不是隨著混合強度的增加而持續增加，當單級傳質達到平衡后，混合強度再如何增加，其萃取率也不會提升。因此，該結構的設備在運行中所消耗的功大多是無用功，而且轉鼓在氣蝕作用下很容易磨損，導致功耗非常高。

4、易乳化體系不適用

在環隙式離心萃取機中，在旋轉圓筒和固定圓筒之間的液體會產生“泰勒渦流”，而這些形成“泰勒渦流”的旋轉液體在進入轉鼓之前又會通過攪拌槳進行再次混合，最終導致液體混合強度過大，從而造成兩相分離困難或者乳化嚴重等問題。

五、中合匯萃針對環隙式離心萃取機存在的問題，結合市場需求研發生產第二代離心萃取機 BXT系列。

BXT 離心萃取機在腐蝕方面的突破

1、設備采用高分子復合材料，可耐強酸、強堿及有機溶劑的腐蝕。

2、無底部軸承與機械密封，無需維護

3、功耗低，同等處理量條件下，功耗僅為傳統設備的1/10~1/3

4、多種混合結構可選配，可適用于易乳化的體系

BXT系列機型和傳統的環隙式結構相比具有以下特點。

1、采用上懸式結構，處理區域無底部軸承和機械密封，無滲漏風險，維護費用和工人

勞動強度大大降低。

2、可選配配有符合 GMP 標準的在線清洗系統。

3、多種混合結構可選配，可適用于易乳化的體系。

4、結構簡單，采用模塊化制作、加工周期更短。

5、處理量更大、更節能（同等處理量的情況下，其功耗是傳統環隙式結構離心萃取機

的 0.3~0.1 倍）。

6、設備采用特殊材料處理，可耐濃硫酸、鹽酸、混合酸及有機溶劑的腐蝕。

7、更換部件時不用拆機，普通工人即可完成，操作簡單方便。

六、BXT離心萃取機簡介及研發過程：（BXT系列第一代）

1、環隙式離心萃取機多用不銹鋼材質/2、采用雙支點結構/3、底部設有機械密封

（BXT系列 第二代）

1、主體采用鋼襯氟材質、鋼襯氟材質顯著提高了設備的耐腐蝕性能，

2、殼體采用鋼襯氟材質，轉鼓采用高分子復合材料

3、高分子復合能夠耐強酸堿及大部分有機溶劑的腐蝕，

4、采用單軸承結構，底部不設機封

5、無需維護；設備振動平衡容易控制

七、BXT的二代離心萃取機簡介

BXT離心萃取機是一種新型、快速、高效的液液萃取分離設備，它與傳統的萃取設備如混合 澄清槽、萃取塔等在工作原理上有本質的區別。離心萃取機是利用電機帶動轉鼓高速轉動， 密度不同且互不混溶的兩種液體在轉鼓或槳葉旋轉產生剪切力的作用下完成混合傳質，又在 轉鼓高速旋轉產生的離心力作用下迅速分離。

工作過程

1、混合傳質過程

輕重兩相溶液按一定比例分別從兩個進料管口進入轉鼓和殼體之間的混合區內，使兩相

快速混合分散，兩相溶液得到充分的傳質，完成混合傳質過程。

2、兩相分離過程

混合液在渦流盤或進料器的作用下進入轉鼓，在福板形成的隔艙區內，混合液很快與轉

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

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

各自堰板進入收集室并由引管分別引出機外，完成兩相分離過程。

產品特點：

1、兩相物料在離心力作用下分離效果好。

2、液體在設備內存量少，可大幅度節約萃取劑的投入成本。

3、傳質效率高，級效率高，開停車方便，停車后不破壞平衡。

4、設備占地面積小，綜合投資成本低。

5、適應性強，靈活性高，可間歇運行，可單臺運行，可連續逆流操作，且中間不需要 另設級間泵。

應用領域：

離心萃取機廣泛應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（醫藥中間體的制備、中藥物質提純）。

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（食用油、食品色素、添加劑、乳酸、檸檬酸萃取等分離）。

6、精細化工（香料、化妝品原料等提取，如香蘭素的萃?。?。

7、核工業（鈾的提?。?。

BXT離心萃取機和BXC萃取槽對比：

1、兩相物料在離心力作用下分離效果好。

2、傳質效率高，級效率高，開停車方便，停車后不破壞平衡。

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

4、適應性強，靈活性高，可間歇運行，可單臺運行，可連續逆流操作，且中間不需要另設級間泵。

5、平衡時間短（進行多級逆流萃取實驗時，當改變一個實驗條件時，離心機平衡時間只有幾分鐘，而萃取槽的平衡時間一般需要幾個小時）。

6、分相快、分離徹底（轉鼓旋轉產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、操作環境好，便于安全生產管理

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