碟式分離機是一種借助離心慣性力，運用沉降原理進行液-液，或液-液-固非均相系分離的通用流體機械，它由于碟片間隙小而使沉降距離極短；轉速高而使離心力強；以及碟片數量多而使當量沉降面積可觀。因此，其分離效率高，生產能力大，并且結構緊湊，占地面積小，應用領域極為廣泛。選用合適的碟式分離機，往往是生產流程現代化的標志，可取得很好的社會效益與經濟效益。

碟式分離機可分為人工排渣、活塞排渣和噴嘴排渣三大類，能適應含固率由小到大的各種不同物料的使用要求，能完成分離、澄清、濃縮等多種功能。在脂肪酸分離中，由于乳化分散法的出現，使得古老的冷凍壓榨法逐步被淘汰，而走向管道化、連續化生產，碟式分離機就是這種工藝流程中的關鍵設備。

1 碟式分離機工作原理

碟式分離機是因在高速旋轉的轉鼓內設計有數十個至上百個一組的碟片而得名，碟片像一個個倒扣著的碟盤，是重要的分離原件，它不僅擴大了與被分離物料的接觸面積，而且大大降低了固體顆粒的沉降距離，從而使生產能力增加，分離效率提高。

由供料裝置將液-液-固三相組成的懸浮液，從轉鼓中心處供入進料分配器（又稱碟片架），分布在其中的擋液筋將液體加速，通過碟片組上均布的進液孔，進入每一個碟片間隙中去。在強大的離心力場里，物料中比重不同的三相開始分離，重相液體及固體顆粒在離心力作用下沿碟片下表面朝轉鼓四周運動，其中固體顆粒沉降到轉鼓壁上；重相液體在后面不斷被分離出來的重相液體的作用下，形成液流，沿轉鼓蓋與上碟片之間的通道，再經控制重相液體排出阻力環或向心泵連續地排出轉鼓。

輕相液體由于受到重相液體離心力的反作用力影響，而產生向心浮力，這種現象與在重力場中，輕相液體不能穿過重相液體達到沉降池底部，反而上浮的道理一樣，在后續輕相液體的作用下，也形成液流，經一定的通道或向心泵連續排出轉鼓。

在轉鼓內，輕重兩相液體分別在內、外形成液圈，交界面稱為中性層。在理論上，分離時應使中性層直徑與碟片上的進液孔分布中心直徑保持一致，此刻分離效果較佳。而實際操作時，影響中性層直徑的因素很多，可以通過對輕、重兩相出口壓力的調整來實現較佳分離效果的目的。調整的方法有幾種，簡便易行，因此碟式分離機具有較好的適應性。

聚集在轉鼓壁上的固體沉渣，排出形式有三種：人工、活塞和噴嘴排渣。對不同的物料及分離要求可選擇合適的機型，但它們的分離原理是相同的。

2 乳化分散分離法

2.1 分離原理

任何機械設備都會有一定的局限性。若僅根據混合脂肪酸中的飽和酸和不飽和酸凝固點不同，冷卻到一定溫度，使固體酸從液體酸中逐步結晶出來，這樣的固-液分離，碟式分離機還是無法進行，這是因為此刻的飽和脂肪酸半固體粘度太大，無法流動。而乳化分散分離法使上述分離成為可能。其機理是：以表面活性劑作為乳化劑，使得原來與水不相溶混的飽和脂肪酸結晶充分潤濕，并排除附于結晶面上的輕相液體，能夠與電解質水溶液一起經充分攪拌形成一種乳化液體系統；而呈液體狀的不飽和脂肪酸未被表面活性劑潤濕，仍保持輕相液體狀態。此刻碟式分離機所進行的還是“液-液”分離，其中輕相液體是液態的不飽和脂肪酸，重相液體是懸浮著飽和脂肪酸結晶的表面活性劑及電解質的水溶液。只有混合脂肪酸中含有的少量機械雜質，才會以固相排渣形式排出。

2.2 工藝條件

（1）冷凍：采用不同的原料經水解、蒸餾等工序后，所得的混合脂肪酸因其中所含的飽和脂肪酸凝固點不同，以及有時用戶提出的產品規格、碘值要求不一，因此冷凍結晶溫度可以在比飽和酸熔點低，比不飽和酸熔點高的范圍內選擇。有時要進行二次分離工藝，冷凍溫度第二次要比第一次低。溫度高是為了保證有足夠的收率，溫度低是為了保證產品的質量。混合脂肪酸從冷凍開始，要進行攪拌，使得飽和脂肪酸晶體經機械破碎呈分散的固體微粒狀。此時不飽和脂肪酸為液態附著在結晶表面上，整個混合脂肪酸呈粥狀物。

脂肪酸結晶速度較慢，在凝固點附近及進分離機前，應控制冷凍速度，以利結晶完全，結晶過小過大都不利于分離。一般冷凍結晶溫度與所得飽和及不飽和酸的純度密切相關，溫度越低，不飽和脂肪酸碘價越高，收率下降。在以米糠油的油酸生產中，冷凍溫度第一次控制在17℃，第二次8℃，可得合格產品。

（2）乳化分散：表面活性劑的種類很多，目前工業上采用十二烷基脂肪醇，它的用量與分散顆粒大小有關。在米糠油酸生產中，采用濃度3%左右較好，當使用回收水溶液時，所補充的用量還要減少。

電解質選用高價正離子效果好，較常用的是硫酸鎂，適量的電解質濃度能夠起到調節乳化分散的能力與乳液穩定性的作用，它有利于油酸從硬脂硬表面分散下來，加入電解質溶液后，增加了水溶液密度，更利于離心分離。電解質溶液以1.5%～2%左右比較合適，當使用回收水溶液時，所補充用量可減少一半。

一般資料介紹加水量在1.5～3.5倍之間為多，它與飽和脂肪酸含量及冷凍溫度等有關，與含量呈正比關系。實際上它與分離機選型關系也很大，分離稠厚物質能力較強的碟式分離機，可以選擇較小的加水量，水溫控制在與混合脂肪酸接近的溫度。

3 關鍵設備——分離機的使用要點

3.1 操作

潤滑對于碟式分離機是至關重要的，選用使用說明書推薦的潤滑油，在飽含300h后，清洗機座油池，更換新潤滑油后，可正常運行1500h。用專有技術設計制造的齒輪副，已經達到國外同類機的先進水平。養成每班觀察油標視鏡的習慣，注意潤滑油位及顏色，由于操作不當，使沖洗水進入油池，是使潤滑油失效的原因之一。啟動分離機時啟動電流不得大于額定值兩倍，啟動時間小于5min。

根據碟式分離機的液封原理，當達到工作轉速后，應先向轉鼓內供入與被分離物料溫度相近的密封水，并從重相液體出口流出為止，表明在離心力的作用下，密封水已首先占據了轉鼓的外部一圈，形成了液封層，阻擋輕相液體從重相出口流出（只有當懸浮液中重相液體＞75%時，才允許不加密封水）。

這時可將合適的混合脂肪酸懸浮液供入轉鼓，應緩緩加大流量。分離出來的飽和脂肪酸和水溶液逐步將密封水置換出來，數分鐘后便有輕相流出。在開始分離的十分鐘內，可能分離效果不如意，將這些分離物返回混合酸在調整合適的情況下，很快便進入正常分離階段。操作中應注意兩相液體的顏色與流量。

3.2 調整

為了獲得純度較高的分離液，是需要對前道工藝及分離機操作進行調整。乳化劑、電解質和水的用量比例、冷凍溫度、攪拌強度、流量大小、重力環尺寸、背壓高低等多因素的參數調整，可運用優選法或正交試驗法找到合適的工作點。也可以根據以下定性分析靈活地指導實際操作。

由于原料、工藝、輕重相液體體積比例及密度差均有所不同，因此要使轉鼓內的液體交界面正好與碟片上進料孔分布直徑一致，調整是必需的。在重相或輕相出口通道上設置可調的阻力，就能迫使分離面的直徑變化，直至取得較佳分離效果。一般碟式分離機在重相出口通道上，都有一組供用戶選擇的不同孔徑的重力環，換上孔徑越小的重力環，重相流出阻力越大，反作用力迫使分界面直徑變小，輕相液體往重相流出的可能性也越小，反之亦然。有些碟式分離機在輕相或重相通道上設有向心泵，就可以在靠近分離機的管道上裝上壓力表和調節閥，利用調整背壓，迫使分界面直徑變化。如在輕相出口上的背壓越高，輕相流出的阻力越大，反作用力迫使分界面直徑變大，重相液體往輕相流出的可能性越小。背壓調整可在分離機運行過程中進行，十分方便。

不同的物料與工藝，使得懸浮液輕重兩相密度差、粘度等參數不一，因此同一臺分離機的生產能力也會有差異。將進料流量控制的越小，懸浮液在轉鼓內停留時間越長，分離效果越好，生產能力也就越小。在剛開始進料時，往往采用小流量，待密封水被完全頂出，質量符合要求，再緩緩增大流量到分離機設定生產能力為止。若進料過猛，有可能導致液封層破壞，分離不清，此刻可停止進料，重新補充密封水后，再緩緩進料，即可恢復正常分離。

工藝條件的調整非常重要，分離機僅僅是將具有比重不同且互不相溶物料的分離，而乳化分散法有利于更好地分離。與冷凍壓榨法相比，乳化分散法對結晶顆粒的大小要求不嚴，但結晶要穩定，結實。控制好乳化劑、電解質和水的用量比例，使油酸與飽和酸乳化分散，飽和酸結晶均勻地分散在水溶液中。要根據化驗，及時調整冷凍溫度等參數。

3.3 保養

碟式分離機是一種高速回轉設備，使用中應精心地保養。外部擦拭與內部清洗都是設備保養的重要內容。人工排渣分離機每次停機后，都必須打開轉鼓用熱水清洗轉鼓部件、收集罩及管路系統。活塞排渣分離機具有自清理功能，在排凈殘渣后，可以反復做“進熱水-排渣”多次，達到清洗的目的。

4 結束語

多年的應用證明，國產碟式分離機完全可以取代進口分離機，不僅節省大量外匯，還具有備件供應方便等優點。在更多的液-液，液-液-固等分離工程中，掌握分離機理，推廣應用碟式分離機，可提高分離質量與效率。