碟式分离机是一种借助离心惯性力，运用沉降原理进行液-液，或液-液-固非均相系分离的通用流体机械，它由于碟片间隙小而使沉降距离极短；转速高而使离心力强；以及碟片数量多而使当量沉降面积可观。因此，其分离效率高，生产能力大，并且结构紧凑，占地面积小，应用领域极为广泛。选用合适的碟式分离机，往往是生产流程现代化的标志，可取得很好的社会效益与经济效益。

碟式分离机可分为人工排渣、活塞排渣和喷嘴排渣三大类，能适应含固率由小到大的各种不同物料的使用要求，能完成分离、澄清、浓缩等多种功能。在脂肪酸分离中，由于乳化分散法的出现，使得古老的冷冻压榨法逐步被淘汰，而走向管道化、连续化生产，碟式分离机就是这种工艺流程中的关键设备。

1 碟式分离机工作原理

碟式分离机是因在高速旋转的转鼓内设计有数十个至上百个一组的碟片而得名，碟片像一个个倒扣着的碟盘，是重要的分离原件，它不仅扩大了与被分离物料的接触面积，而且大大降低了固体颗粒的沉降距离，从而使生产能力增加，分离效率提高。

由供料装置将液-液-固三相组成的悬浮液，从转鼓中心处供入进料分配器（又称碟片架），分布在其中的挡液筋将液体加速，通过碟片组上均布的进液孔，进入每一个碟片间隙中去。在强大的离心力场里，物料中比重不同的三相开始分离，重相液体及固体颗粒在离心力作用下沿碟片下表面朝转鼓四周运动，其中固体颗粒沉降到转鼓壁上；重相液体在后面不断被分离出来的重相液体的作用下，形成液流，沿转鼓盖与上碟片之间的通道，再经控制重相液体排出阻力环或向心泵连续地排出转鼓。

轻相液体由于受到重相液体离心力的反作用力影响，而产生向心浮力，这种现象与在重力场中，轻相液体不能穿过重相液体达到沉降池底部，反而上浮的道理一样，在后续轻相液体的作用下，也形成液流，经一定的通道或向心泵连续排出转鼓。

在转鼓内，轻重两相液体分别在内、外形成液圈，交界面称为中性层。在理论上，分离时应使中性层直径与碟片上的进液孔分布中心直径保持一致，此刻分离效果较佳。而实际操作时，影响中性层直径的因素很多，可以通过对轻、重两相出口压力的调整来实现较佳分离效果的目的。调整的方法有几种，简便易行，因此碟式分离机具有较好的适应性。

聚集在转鼓壁上的固体沉渣，排出形式有三种：人工、活塞和喷嘴排渣。对不同的物料及分离要求可选择合适的机型，但它们的分离原理是相同的。

2 乳化分散分离法

2.1 分离原理

任何机械设备都会有一定的局限性。若仅根据混合脂肪酸中的饱和酸和不饱和酸凝固点不同，冷却到一定温度，使固体酸从液体酸中逐步结晶出来，这样的固-液分离，碟式分离机还是无法进行，这是因为此刻的饱和脂肪酸半固体粘度太大，无法流动。而乳化分散分离法使上述分离成为可能。其机理是：以表面活性剂作为乳化剂，使得原来与水不相溶混的饱和脂肪酸结晶充分润湿，并排除附于结晶面上的轻相液体，能够与电解质水溶液一起经充分搅拌形成一种乳化液体系统；而呈液体状的不饱和脂肪酸未被表面活性剂润湿，仍保持轻相液体状态。此刻碟式分离机所进行的还是“液-液”分离，其中轻相液体是液态的不饱和脂肪酸，重相液体是悬浮着饱和脂肪酸结晶的表面活性剂及电解质的水溶液。只有混合脂肪酸中含有的少量机械杂质，才会以固相排渣形式排出。

2.2 工艺条件

（1）冷冻：采用不同的原料经水解、蒸馏等工序后，所得的混合脂肪酸因其中所含的饱和脂肪酸凝固点不同，以及有时用户提出的产品规格、碘值要求不一，因此冷冻结晶温度可以在比饱和酸熔点低，比不饱和酸熔点高的范围内选择。有时要进行二次分离工艺，冷冻温度第二次要比第一次低。温度高是为了保证有足够的收率，温度低是为了保证产品的质量。混合脂肪酸从冷冻开始，要进行搅拌，使得饱和脂肪酸晶体经机械破碎呈分散的固体微粒状。此时不饱和脂肪酸为液态附着在结晶表面上，整个混合脂肪酸呈粥状物。

脂肪酸结晶速度较慢，在凝固点附近及进分离机前，应控制冷冻速度，以利结晶完全，结晶过小过大都不利于分离。一般冷冻结晶温度与所得饱和及不饱和酸的纯度密切相关，温度越低，不饱和脂肪酸碘价越高，收率下降。在以米糠油的油酸生产中，冷冻温度第一次控制在17℃，第二次8℃，可得合格产品。

（2）乳化分散：表面活性剂的种类很多，目前工业上采用十二烷基脂肪醇，它的用量与分散颗粒大小有关。在米糠油酸生产中，采用浓度3%左右较好，当使用回收水溶液时，所补充的用量还要减少。

电解质选用高价正离子效果好，较常用的是硫酸镁，适量的电解质浓度能够起到调节乳化分散的能力与乳液稳定性的作用，它有利于油酸从硬脂硬表面分散下来，加入电解质溶液后，增加了水溶液密度，更利于离心分离。电解质溶液以1.5%～2%左右比较合适，当使用回收水溶液时，所补充用量可减少一半。

一般资料介绍加水量在1.5～3.5倍之间为多，它与饱和脂肪酸含量及冷冻温度等有关，与含量呈正比关系。实际上它与分离机选型关系也很大，分离稠厚物质能力较强的碟式分离机，可以选择较小的加水量，水温控制在与混合脂肪酸接近的温度。

3 关键设备——分离机的使用要点

3.1 操作

润滑对于碟式分离机是至关重要的，选用使用说明书推荐的润滑油，在饱含300h后，清洗机座油池，更换新润滑油后，可正常运行1500h。用专有技术设计制造的齿轮副，已经达到国外同类机的先进水平。养成每班观察油标视镜的习惯，注意润滑油位及颜色，由于操作不当，使冲洗水进入油池，是使润滑油失效的原因之一。启动分离机时启动电流不得大于额定值两倍，启动时间小于5min。

根据碟式分离机的液封原理，当达到工作转速后，应先向转鼓内供入与被分离物料温度相近的密封水，并从重相液体出口流出为止，表明在离心力的作用下，密封水已首先占据了转鼓的外部一圈，形成了液封层，阻挡轻相液体从重相出口流出（只有当悬浮液中重相液体＞75%时，才允许不加密封水）。

这时可将合适的混合脂肪酸悬浮液供入转鼓，应缓缓加大流量。分离出来的饱和脂肪酸和水溶液逐步将密封水置换出来，数分钟后便有轻相流出。在开始分离的十分钟内，可能分离效果不如意，将这些分离物返回混合酸在调整合适的情况下，很快便进入正常分离阶段。操作中应注意两相液体的颜色与流量。

3.2 调整

为了获得纯度较高的分离液，是需要对前道工艺及分离机操作进行调整。乳化剂、电解质和水的用量比例、冷冻温度、搅拌强度、流量大小、重力环尺寸、背压高低等多因素的参数调整，可运用优选法或正交试验法找到合适的工作点。也可以根据以下定性分析灵活地指导实际操作。

由于原料、工艺、轻重相液体体积比例及密度差均有所不同，因此要使转鼓内的液体交界面正好与碟片上进料孔分布直径一致，调整是必需的。在重相或轻相出口通道上设置可调的阻力，就能迫使分离面的直径变化，直至取得较佳分离效果。一般碟式分离机在重相出口通道上，都有一组供用户选择的不同孔径的重力环，换上孔径越小的重力环，重相流出阻力越大，反作用力迫使分界面直径变小，轻相液体往重相流出的可能性也越小，反之亦然。有些碟式分离机在轻相或重相通道上设有向心泵，就可以在靠近分离机的管道上装上压力表和调节阀，利用调整背压，迫使分界面直径变化。如在轻相出口上的背压越高，轻相流出的阻力越大，反作用力迫使分界面直径变大，重相液体往轻相流出的可能性越小。背压调整可在分离机运行过程中进行，十分方便。

不同的物料与工艺，使得悬浮液轻重两相密度差、粘度等参数不一，因此同一台分离机的生产能力也会有差异。将进料流量控制的越小，悬浮液在转鼓内停留时间越长，分离效果越好，生产能力也就越小。在刚开始进料时，往往采用小流量，待密封水被完全顶出，质量符合要求，再缓缓增大流量到分离机设定生产能力为止。若进料过猛，有可能导致液封层破坏，分离不清，此刻可停止进料，重新补充密封水后，再缓缓进料，即可恢复正常分离。

工艺条件的调整非常重要，分离机仅仅是将具有比重不同且互不相溶物料的分离，而乳化分散法有利于更好地分离。与冷冻压榨法相比，乳化分散法对结晶颗粒的大小要求不严，但结晶要稳定，结实。控制好乳化剂、电解质和水的用量比例，使油酸与饱和酸乳化分散，饱和酸结晶均匀地分散在水溶液中。要根据化验，及时调整冷冻温度等参数。

3.3 保养

碟式分离机是一种高速回转设备，使用中应精心地保养。外部擦拭与内部清洗都是设备保养的重要内容。人工排渣分离机每次停机后，都必须打开转鼓用热水清洗转鼓部件、收集罩及管路系统。活塞排渣分离机具有自清理功能，在排净残渣后，可以反复做“进热水-排渣”多次，达到清洗的目的。

4 结束语

多年的应用证明，国产碟式分离机完全可以取代进口分离机，不仅节省大量外汇，还具有备件供应方便等优点。在更多的液-液，液-液-固等分离工程中，掌握分离机理，推广应用碟式分离机，可提高分离质量与效率。