旋液分離器在檸檬酸生產(chǎn)中的應(yīng)用

陸愛飛（新疆天業(yè)（集團）有限公司化工研究院　新疆　石河子）

旋液分離器在檸檬酸生產(chǎn)中的應(yīng)用

陸愛飛
（新疆天業(yè)（集團）有限公司化工研究院新疆石河子）

旋液分離器是一種高效的微細顆粒分級、固液分離裝置。旋液分離器篩選原理、組成和在檸檬酸生產(chǎn)中的應(yīng)用情況。

旋液分離器篩選檸檬酸

一、概述

旋液分離器又稱水力旋流器，是一種高效的微細顆粒分級、固液分離裝置。由于結(jié)構(gòu)簡單、投資少、維修和調(diào)節(jié)方便，廣泛用于選煤、選礦過程中的分級，如脫泥、濃縮操作等。在化工、輕工、食品、醫(yī)藥等工業(yè)中能完成增稠、澄清、洗滌、細粉分級等多種液固系作業(yè)，具有設(shè)備小，效率高，能連續(xù)化生產(chǎn)的優(yōu)點。根據(jù)旋液分離器的優(yōu)點，石河子市長運生化公司根據(jù)物料性質(zhì)自行設(shè)計一臺旋液分離器，將其安裝于蒸發(fā)系統(tǒng)中用于調(diào)節(jié)分離粒度及產(chǎn)量分配，檸檬酸大顆粒直接進入離心機包裝為成品，檸檬酸小顆粒進入三效系統(tǒng)成長為符合要求的大顆粒。成功地解決了檸檬酸大小顆粒的分級，有效提高了無水檸檬酸粗顆粒產(chǎn)量。經(jīng)多年使用，效果良好，現(xiàn)已在我國同行業(yè)全面推廣。

二、旋液分離器篩選原理

旋液分離器之所以能使流體物料按顆粒大小進行分級，是因為欲分級流體的液固懸浮液以一定的壓力切向進入分離器之后，由于高速渦旋運動中產(chǎn)生強大的離心力作用。根據(jù)斯托克斯沉降定律，在這離心力場中的大粒子所受的離心力大，足以克服液相介質(zhì)黏度所產(chǎn)生的黏性阻力，而被甩向分離器壁，并沿器壁旋轉(zhuǎn)向下運動從底部排出，而細粒子所受離心力很小，不僅克服不了粘性阻力，反而在它的作用下趨向旋液分離器中心，從溢流口涌出，實現(xiàn)微細和超微細的分離。

圖1　旋液分離器示意圖

旋液分離器見圖1所示，由圓柱和圓錐兩部分組成，圓柱上部分圓周切向邊上有一進料口，供懸浮液泵入，頂部有一溢流管，它從器內(nèi)伸向外部，供分離后的細料液流出。圓錐底部有一粗渣液流排放口。旋液分離器第一個作用，懸浮液由泵輸送，在一定的壓力下由切線方向進入旋液分離器圓柱部分的上部。并產(chǎn)生強烈的旋流，一方面旋轉(zhuǎn)，一方面使流向下運動，由于旋液分離器呈錐體，最外層的容積越小，懸浮液與粗渣相對離心力之差越來越大，使比重大的粗渣優(yōu)先集結(jié)占據(jù)了最外層。比重小的懸浮液被擠向內(nèi)層，空氣柱則在中心位置，粗渣比重雖比懸浮液比重大，它向中心移動的速度滯后于懸浮液。這些旋液運動起到將懸浮液和粗渣的分層作用。

旋液分離器的第二個作用是將已分層的懸浮液和粗渣分別排出器外，現(xiàn)有的旋液分離器多數(shù)是在靠近進料口直徑較大的一端的中心部位引走需要的懸浮液，而在直徑逐漸縮小的另一端從圓周壁部位排走粗渣，兩邊流道都暢通時，篩選過程就可連續(xù)進行。

因此，旋液分離器的第一個作用即分層作用，主要取決于器體尺寸的變化和壓力差的大小。第一個作用為第二個作用創(chuàng)造了前提條件，但第二個作用還取決于排渣口的構(gòu)造尺寸和懸浮液出口的構(gòu)造和尺寸。

衡量旋液分離器的優(yōu)劣，主要取決于第二個作用。當然還有進口壓力，進口懸浮液濃度、溫度、進料顆粒度組成等因素以及分離器內(nèi)表面光滑度和安裝諸因素的影響。

三、旋液分離器的組成

旋液分離器分為3個部分組成，中間是旋液內(nèi)主體部分，它的進口是長邊平行于軸的長方形，進口頂部與圓柱頂在同一水平上，可以減少短路現(xiàn)象，進口管內(nèi)寬度可有3擋調(diào)節(jié)，錐體部分有支座，可用于固定，錐度20°。溢流口也有3擋可供選擇，上部是溢流導(dǎo)管，用法蘭與本體相聯(lián)，下部是底出渣口，用螺絲與本體相聯(lián)。底出口直徑根據(jù)分離的要求進行調(diào)節(jié)。長運生化公司自行設(shè)計的旋液分離器見圖2。公司使用的旋液分離器是直徑200 mm規(guī)格，屬于顆粒分級型，在HCJ40晶漿泵給料情況下，進口壓力0.02 MPa（2 kg/cm2）。

圖2　自行設(shè)計的旋液分離器

四、旋液分離器在檸檬酸生產(chǎn)中的應(yīng)用

目前公司無水檸檬酸蒸發(fā)結(jié)晶工藝，是采用三效蒸發(fā)工藝，將經(jīng)過提純后的檸檬酸溶液，通過三效蒸發(fā)工藝進行水分蒸發(fā)，并結(jié)晶得到檸檬酸晶漿液（含有檸檬酸顆粒及檸檬酸溶液的過飽和溶液）。由于現(xiàn)檸檬酸銷售市場對檸檬酸粗顆粒（顆粒度為12～24目）的需求量越來越大，現(xiàn)有的無水蒸發(fā)系統(tǒng)無法滿足增加粗顆粒的需求，因此，需要提高無水蒸發(fā)結(jié)晶過程中粗顆粒的含量。

公司在現(xiàn)有無水蒸發(fā)系統(tǒng)中物料分離工序上制作安裝了一套旋液分離器，安裝在離心機上方，經(jīng)蒸發(fā)系統(tǒng)濃縮結(jié)晶，固體顆粒含量為45%～65%的晶漿液通過旋液分離器旋流分離后，一部分大顆粒物料進入離心機，另一部分物料通過回流管線回至蒸發(fā)器，該旋液分離器投入使用后，通過在使用中對旋液分離器及操作方法的改進，達到理想使用效果。

實驗前后無水細顆粒成品顆粒度對比（表1）。對使用前全年無水細顆粒成品顆粒度與安裝旋液分離器使用后無水細顆粒成品顆粒度進行平均分析，旋液分離器安裝使用后，無水細顆粒中的大顆粒（24～40目）比例從35%增加至50%，效果明顯。

表1　無水細顆粒成品顆粒度對比

實驗后無水檸檬酸粗顆粒產(chǎn)量比例（表2）。對使用前全年每天的粗、細顆粒平均產(chǎn)量及使用旋液分離器后全年每天的粗、細顆粒平均產(chǎn)量進行分析對比，使用旋液分離器后，粗顆粒產(chǎn)量明顯提高，平均每班粗顆粒比例為從49.29%增加到58.06%。

表2　無水檸檬酸粗顆粒產(chǎn)量比例

五、結(jié)論

通過安裝旋液分離器，無水檸檬酸粗顆粒產(chǎn)量比例明顯提高。全年平均多生產(chǎn)無水檸檬酸粗顆粒1154 t，滿足了客戶需求。使用旋液分離器后無水檸檬酸細顆粒中大顆粒比例增加，緩解了無水細顆粒產(chǎn)品因顆粒小，容易結(jié)塊的現(xiàn)象，同時保證了產(chǎn)品質(zhì)量而且可以通過操作方法的改變，實現(xiàn)無水檸檬酸成品粗、細比例的調(diào)整。

〔編輯利文〕

TQ921+.1

B