液-液萃取是一種經典的化工單元操作,廣泛應用于核燃料循環、石油化工、制藥等多個領域。在水法Purex流程中,大量選用萃取方法進行關鍵核素的共去污、分離和純化等過程。離心萃取分離器(離心萃取器)作為一種新型萃取設備,在這些應用中展現出了顯著的優勢。
一、工作原理與結構

離心萃取分離器(離心萃取器)的工作過程主要分為混合傳質和離心分相兩部分。其核心在于利用高速旋轉產生的強大離心力,使萃取劑與料液在短時間內充分接觸并完成傳質過程。隨后,通過離心力的作用,迅速實現兩相液體的分離。這種設計使得離心萃取器具有以下優點:
1. 停留時間短:由于離心力的作用,兩相液體能夠快速混合并分離,大大縮短了停留時間。
2. 存留體積小:相比傳統的混合澄清槽和脈沖萃取柱,離心萃取器所需的存留液體積更小,減少了有機溶劑的使用量。
3. 級效率高:單級萃取器即可達到較高的分離效果,大幅提升了處理能力。
4. 處理能力大:離心萃取分離器(離心萃取器)能夠處理更大通量的料液,特別適合高放射性物料的處理。
5. 相比操作范圍寬:適用于多種不同密度和粘度的液體物料。
二、應用領域
離心萃取分離器(離心萃取器)因其獨特的性能優勢,被廣泛應用于多個領域,包括但不限于石油、制藥和原子能等領域。
1. 核能領域:美國阿貢國家實驗室(ANL)開發的環隙式單臺單級離心處理器,以及日本核燃料循環開發機構(JNC)開發的用于快堆(FBR)燃料后處理的單臺單級離心處理器,都是典型的應用案例。此外,法國SGN-Robatel在20世紀60~70年代研制的單臺多級離心萃取器,也在法國Marcoule后處理廠得到了成功應用。
2. 石油化工領域:離心萃取分離器(離心萃取器)能夠高效地從復雜體系中分離出目標物質,提高產品純度,并減少環境污染。
3. 制藥行業:在藥物提取和純化過程中,離心萃取器可以顯著提升生產效率,降低能耗和成本。
三、國內外發展現狀
國外對離心萃取分離器(離心萃取器)的研究起步較早,積累了豐富的工程經驗。例如,美國、西德、法國、日本等國先后研制了各種型號的單臺單級和單臺多級離心萃取器,應用于核燃料循環和其他工業領域。特別是法國在20世紀80年代采用的Robatel LX208NSC離心萃取器,不僅提高了處理效率,還降低了廠房高度和投資成本,便于室內布置和間接維修。
我國近年來也加大了對離心萃取技術的研發力度,鄭州天一萃取公司推出了具備高分離因數、強穩定性的CWL-M系列離心萃取分離器,針對強酸、強堿、強腐蝕性場合,可選用全防腐增強材質。這些設備在新能源新材料、濕法冶金、環境治理等多個領域展現了優異的應用前景。