摘要：離心機是回收裝置中的重要生產設備，分離效果的好壞直接或間接地影響著整個腈綸廠的平穩生產，如果分離效果不好，應當查找原因并對其進行合理分析，尋找有效的解決方案，并據此指導日常的使用及維修工作，最大限度地發揮出設備本身的技術優勢，充分為生產服務。
　　關鍵詞：離心機　　固相分離　　干燥度　
　　中圖分類號：Ｆ ４０７．６１    文獻標識碼： Ａ  文章編號：１６７２－３７９１（２００７）０２（ｃ）－００９２－０２
　　腈綸廠回收車間現有離心機兩臺，均為臥式螺旋卸料沉降離心機，其中一臺是 １９８８年開工時隨整套設備由日本引進的，另一臺于２００１年 ５月由日本進口，均為日本 ＴＡＮ ＡＢＥ公司生產，主要技術依靠西德 Ｆ ｌｏｆｆｗｅｇｗｅｒｋ公司的生產技術。
　　回收車間在整個腈綸廠的主要作用是對硫氰酸鈉系統中進行除雜、提濃，最后將濃度達 ５６％的硫氰酸鈉溶液送往聚合車間以供配制紡絲原液。在整個腈綸裝置的物料循環中，硫酸鈉和硫氰酸鈉一起在其中流轉，近 ９０％的硫酸鈉在結晶分離這一步實現與硫氰酸鈉的分離，硫酸鈉的平衡都要靠離心機的分離作用來實現，所以在整個回收裝置中，離心機起著至關重要的作用，就如同人的腎臟一樣，排除雜質，保證血液的清潔流轉，離心機的分離效果好壞，直接影響著全車間甚至全廠的平穩生產和長周期運行。
　　將硫酸鈉在結晶工序中進行分離的原理是這樣的：因為硫酸鈉在硫氰酸鈉溶液中溶解度很低，易生成晶體，故將提濃后的硫氰酸鈉液經過沉降槽停留沉降，使硫酸鈉晶粒在沉降槽底部逐漸長大（硫酸鈉含量約為１３％～１５％），離心機的作用就是將底部溶液中的硫酸鈉晶體分離出去（其中僅有一小部分被打去蒸發五效做晶種），分離出的固相經溶解罐溶解，打去延遲污水崗由樹脂進行置換并吸附其中的硫氰酸鈉，廢液外排。若離心機的分離效果不好，固相分離物中硫氰酸鈉含量過高，超出污水樹脂的吸附能力，并且環保要求外排污水中硫氰酸鈉含量不得大于 ２００ｐｐｍ，車間不得不將含高濃度硫酸鈉的硫氰酸鈉倒入系統重新提濃回收，久而久之，硫酸鈉含量會在系統內越積越高，最后導致蒸發、結晶兩大系統的生產波動，從而影響腈綸裝置的正常生產運行。
　　由以上分離原理可知，在回收裝置中，離心機分離效果注重的是固相的干燥度，即分離出的固相中含有的硫氰酸鈉越少則分離效果越好，下面，就從離心機的工作原理開始，對離心機分離效果不理想的原因進行分析并尋找相應的解決方案。
     １）工作原理：臥式螺旋卸料離心機在回收裝置用于懸浮液的固相濃縮，為柱－錐組合型，由兩個獨立回轉的轉子組成，一個為圓柱－圓錐型無孔轉鼓，一個為帶有螺旋葉片的螺旋，二者同軸水平地套裝在一起。離心機的轉筒為逆時針旋轉，轉鼓與其內的螺旋同心同向旋轉，轉鼓速度稍快于螺旋。當懸浮液由進料管導入螺旋內腔，經分配口進入轉鼓的沉降區（圓柱型部分），在離心力作用下，比重較大的固相物沉積在轉鼓內壁，被螺旋葉片推出沉降區，通過干燥區由轉鼓小端排出，被澄清的分離液沿螺旋葉片通道流向轉鼓的大端由溢流孔排出，懸浮液的固、液兩項由此得到分離。詳見下圖。
           
    轉鼓內進行的是沉降分離，螺旋的功能是分配由進料管導入的懸浮液，并把積聚在轉鼓內壁的固相物送到轉鼓小端的固體排出口。螺旋筒內設有一個懸浮液分配腔，四個懸浮液分配孔，并通過花鍵軸從齒輪箱獲得動力 。下面根據上圖所示，對離心機分離未達到預期效果的原因進行分析并尋找相應的對策：１轉速：一般說來，轉鼓轉速越高，則脫水效果越好，因為轉鼓及螺旋內的物料在高速下旋轉，作用于固體顆粒上的沉降力能達到其重力的數千倍，可保證固體從懸浮液中完全分離。離心機的轉鼓繞其軸作等速旋轉，設轉鼓半徑為Ｒ ，轉速為ｎ（ｒ／ｍ），則轉鼓的回轉角速度ω與 ｎ 的關系為：
       ω＝π ｎ／３０； １／ｓ．　　　　（１）
轉鼓的圓周速度　
      ｖ＝ Ｒ ω； ｍ／ｓ． 　　　　　　（２）
向心加速度為
      ａｎ ＝ －Ｒ ω； ｍ／ｓ２．　　　（３）
    若轉鼓內裝有質量為 ｍ 的物料，旋轉時將產生一個離心力 Ｆ 為：
     Ｆ ＝－ ｍａｎ ＝ ｍＲ ω２； Ｎ 　（４）
    被分離的物料在離心力場中所受的離心力與其重力之比值，被稱為分離因數 Ｆ ｒ：
    Ｆ ＝Ｆ ／Ｇ ＝ｍＲ ω２／ｍｇ ＝Ｒ ω２／ｇ Ｎ ；　（５）
    分離因數是表示離心機分離能力的主要指標，Ｆ ｒ越大物料受的沉降力越大，分離效果越好，因此，對固體顆粒小、液體粘度大的和難分離的懸浮液或乳濁液，要采用分離因數大（轉速高或直徑較大）的離心機。同時，我們從式（５）可知，用提高轉 速的辦法比增加轉鼓直徑的方法更為直接有效（修改轉鼓直徑要修改一系列與之有關的配件尺寸）；又因為分離因數的提高是有限度的，Ｆ ｒ的極限值取決于轉鼓材料的強度和密度，所以提高轉速的方法在實際的應用中相對更容易操作一些。但是，提高轉速也有它的不利之處，離心速度過高，會使得固相出料過于堅硬而堵塞住螺旋，影響離心機的運轉，從而不得不停下離心機進行水洗以清除結塊的硫酸鈉。離心機轉鼓的速度可通過調節皮帶輪的大小來實現，在實際的操作中，要對料液的特性和轉鼓的直徑及材質等各個方面周全考慮，精確地計算出轉鼓的轉速及相應的皮帶輪尺寸，才可進行轉速的調整。
     ２）排放時間：排放時間實際上是通過調整溢流堰的高度來調整液池深度。由圖中可知，當液池的深度變大，則澄清液在螺旋內停留時間較長，澄清液會更清，但澄清液也會竄入固相中而使固相中母液含量升高；反之，若液池的深度小，減少液池深度相當于液相較容易從轉鼓內溢流出來，而固相在轉鼓內被沉降的時間延長，則固相出料時間被延長，有利于減少固相出料中母液的含量 。在ＴＡＮ ＡＢＥ 離心機中，澄清液的溢流半徑是可調的，溢流檔板的結構設計考慮了合理的調節范圍，便于調節、拆裝。液池深度的調節是通過在轉鼓大端蓋上的溢流口設置來實現的，可將用定位螺釘定位的溢流檔板作徑向移動，從而改變液池的深度，這種調節方式需將離心機停車處理。
    如果在某些情況下，改變速度對固相出料沒有明顯的影響時，就可以考慮調節液池深度來改變出料的狀態，通常情況下，這一方法較為有效，且簡單易于操作。需要特別注意的是，所有溢流擋板必須調整在相同的方位，否則將會導致不平衡。
   ３）轉速差：如原理圖所示，螺旋與轉鼓同心同向旋轉，但二者間有一個轉速差。若以ｎｂ表示轉鼓的絕對轉速，以ｎｓ表示螺旋的絕對轉速，△ ｎ 表示二者的差轉速，
    則△ｎ＝ｎｓ－ｎｂ
    我們已經知道，轉鼓的轉速快于螺旋，即 ｎｓ＞ ｎｓ，屬負差轉速，而轉速差的含義是差轉速與轉鼓轉速之比：
    轉差率 ａ＝（△ ｎ／ｎｂ）× １００％