專利名稱：用于在液-液萃取分離單元中將混合在分散物中的兩種溶液分離成兩種溶液相的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1的前序部分中所限定的方法。本發(fā)明還涉及一種如權(quán)利要求15的前序部分中所限定的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，例如從專利公開FI101200B、FI101199B、FI112039B、FI1123^B 和 FI113244B可知，有多種用于在液-液萃取分離單元中將混合在分散物中的兩種溶液分離成兩種溶液相的方法和設(shè)備。第一溶液和重于第一溶液的第二溶液可從所述溶液的分散物被分離出來。通常，單元設(shè)備包括側(cè)壁和底部，單元中限定有分離空間。單元具有供給端，分散物通過供給端被供給到單元中，并通過一些合適的設(shè)備沿單元的整個寬度均勻地分布。 在單元排出端，第一和第二溶液被布置為相互分離地被移除。在供給端與排出端之間，單元被提供有切斷元件，通過該切斷元件來控制分離的溶液相和分散物的流動；在所述切斷元件之間，形成有連續(xù)的分離步驟，在此處，較輕的第一溶液(通常為有機(jī)相)作為上部溶液相被分離，第二溶液作為下部溶液相(通常為水溶液)在上部溶液相之下被分離。單元排出端被提供有溢流斜道，該溢流斜道相對于流動方向被橫向地定位，并接納被分離成上部相作為來自單元的溢流的第一溶液，并且溶液從所述溢流斜道排出。沿所述流動方向，在溢流斜道之后并鄰近溢流斜道處，提供有用于接納作為來自單元的底流的第二溶液的收集斜道。上升管道從收集斜道延伸到單元，并且通過所述上升管道，第二溶液可上升到收集斜道，第二溶液相從上升斜道排出。液-液萃取分離的永久目的在于提供供給-通過量和減小混合值，這兩個目的在實踐中相當(dāng)?shù)孛?。在這里，術(shù)語“混合值”表示在分離的溶液相中來自另一溶液的殘余液滴的量。當(dāng)供給-通過量增加時，混合值趨向于升高，這是因為液-液接觸時間縮短。在現(xiàn)有技術(shù)中，在特定流動功率(specific flow power)為4_6m3/m2h時，該目的已經(jīng)實現(xiàn)了混合值為在水溶液相中的來自有機(jī)物質(zhì)的殘余液滴的量(所謂的“0/A夾帶”)在5-10ppm的范圍內(nèi)，且在有機(jī)相中的來自水的殘余液滴的量(所謂的“A/0夾帶”)在50-100ppm的范圍內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的一個目的是進(jìn)一步改進(jìn)已知方法和設(shè)備并使得它們更有效，從而混合在分散物中的兩種溶液的每單位面積分離量提高并且分離過程被加快，在兩種分離溶液中測量的殘余液滴下降時分離度提高，并且在分離溶液相中的質(zhì)量傳遞作用達(dá)到接近平衡的狀態(tài)。進(jìn)一步地，本發(fā)明的一個目的在于引入一種方法和設(shè)備，通過該方法和設(shè)備獲得被壓縮地前進(jìn)到連續(xù)的分離器部分的厚的和密集的分散物層。
此外，本發(fā)明的一個目的在于引入一種方法和設(shè)備，能夠使得延長液-液接觸時間且提高液相分離，同時供給-通過率能夠提高且特定流動功率能被提升。根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于由權(quán)利要求1所列出的內(nèi)容。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的特征在于由權(quán)利要求11所列出的內(nèi)容。在所述方法中，分散物在單元供給端被供給到單元中，被供應(yīng)的分散物沿所述單元的整個寬度均勻地分布，所述分散物和分離的溶液相在所述單元的分離空間中的流動經(jīng)由切斷元件來控制，所述切斷元件沿所述單元的整個寬度延伸并將所述單元沿長度方向分隔成分離器隔間，并且互相分離的溶液相在排出端被從所述單元排出根據(jù)本發(fā)明，在所述方法中，較重的溶液相被允許在所述單元底部的在所述切斷元件中無障礙地直接向前流動；位于較重的溶液相的頂部上的較輕的溶液相被防止直接且連續(xù)地前進(jìn)；較輕的溶液相被迫使作為溢出流流動；分散物流的直接且連續(xù)的前進(jìn)被防止，且所述分散物被允許基本穩(wěn)定地積聚成厚層；并且積聚成厚層的所述分散物被迫使從鄰近所述單元的底部處向上升起，以壓縮所述分散物；并且升起的壓縮分散物流的豎直分量被削弱并減速并基本沿所述單元的長度方向被引導(dǎo)到連續(xù)的分離器部分。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備包括供給器裝置、流動分布裝置和切斷元件，所述供給器裝置用于將分散物供給到單元供給端，所述流動分布裝置被設(shè)置在鄰近所述供給端處，用于將被供應(yīng)的分散物沿所述單元的整個寬度均勻地分布，所述切斷元件將所述單元沿長度方向分隔成分離器隔間。根據(jù)本發(fā)明，所述切斷元件包括沿所述單元的整個寬度延伸的前面板，所述前面板包括被布置為距單元底部一距離處的底部邊緣，使得所述前面板允許較重的溶液相在所述底部邊緣下面直接向前無障礙地流動，所述前面板沿豎直方向延伸到這樣一個高度使得所述前面板迫使置于所述較重的溶液相的頂部上的較輕的溶液相作為薄溢流層流過所述前面板的頂部邊緣并迫使所述分散物在所述前面板前面加厚。進(jìn)一步，所述切斷元件包括后面板，所述后面板基本平行于所述前面板并放置在距所述前面板一距離處，使得在所述前面板與所述后面板之間形成有以以傾斜角度基本豎直向上延伸的上升通道，所述加厚的分散物能夠沿所述上升通道升起并被壓縮。此外，所述切斷元件包括至少一個傾斜板，沿流動的方向以相對于水平面對角地向上傾斜的傾斜角度被放置，所述傾斜板被布置為削弱并減慢升起的壓縮分散物流的豎直分量，并引導(dǎo)作為分散物流的所述分散物基本沿所述單元的長度方向前進(jìn)到連續(xù)的分離器部分。本發(fā)明的一個優(yōu)點在于它進(jìn)一步改進(jìn)了已知的方法和設(shè)備并使它們更有效，從而混合在分散物中的兩種溶液的每單位面積分離量提高并且分離過程被加快，在兩種分離溶液中測量的殘余液滴下降時分離度提高，并且在分離溶液相中的質(zhì)量傳傳遞作用達(dá)到接近平衡的狀態(tài)。通過本發(fā)明，特定流動功率可甚至上升到10-30m3/m2h之間的值，混合值為在水溶液相中的來自有機(jī)物的殘余液滴的量(所謂的“0/A夾帶”)大約小于2-3ppm，且在有機(jī)相中的來自水的殘余液滴的量(所謂的“A/0夾帶”)大約20-30ppm。本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于，通過本發(fā)明，分散物層可以在被壓縮地前進(jìn)到連續(xù)的分離器部分之前在切斷元件前面積聚變厚并積聚為壓縮層。本發(fā)明的又一個優(yōu)點在于，能夠使得液-液接觸時間延長，并提高液相分離，同時供給-通過率能夠提高且特定流動功率能被提升。
在所述方法的一實施例中，作為溢流被傳導(dǎo)的所述較輕的溶液相是從所述較重的溶液相清除的殘余物。在所述方法的一實施例中，所述分散物的一部分與所述較輕的溶液相被傳導(dǎo)以作為溢流流動到清除步驟。在所述方法的一實施例中，作為溢流被傳導(dǎo)到所述清除步驟的所述分散物的量被調(diào)節(jié)。在所述方法的一實施例中，所述較重的溶液相被允許在所述單元的底部上、在所述前面板的所述底部邊緣下面直接向前無障礙地流動，在所述方法的一實施例中，所述分散物和/或置于所述較重的溶液相的頂部上的較輕的溶液相通過沿所述單元的寬度延伸的前面板并通過調(diào)節(jié)門被防止沿所述單元的長度方向的直接連續(xù)的前進(jìn)，所述調(diào)節(jié)門的高度位置能夠調(diào)節(jié)，使得所述調(diào)節(jié)門的頂部邊緣限定溢流高度。在所述方法的一實施例中，所述分散物和/或置于所述較重的溶液相的頂部上的較輕的溶液相通過沿所述單元的寬度延伸的前面板被防止沿所述單元的所述長度方向直接連續(xù)地前進(jìn)，從而所述前面板的頂部邊緣限定溢流高度。在所述方法的一實施例中，所述分散物和/或所述較輕的溶液相被迫使作為溢出流向前流過所述前面板的所述頂部邊緣和/或流過所述調(diào)節(jié)門的所述頂部邊緣。在所述方法的一實施例中，作為溢流被傳導(dǎo)的所述較輕的溶液相是通過切片分離器從所述較重的溶液相清除的殘余物，所述切片分離器接納作為溢流的所述較輕的溶液相。在所述方法的一實施例中，所述分散物的作為溢流被傳導(dǎo)的部分是通過切片分離器從較重溶液相清除的殘余物，所述切片分離器接納作為溢流的所述分散物。在所述方法的一實施例中，所述分散物流的直接連續(xù)的前進(jìn)通過前面板和/或調(diào)節(jié)門被防止，所述分散物被允許在所述前面板和/或所述調(diào)節(jié)門前面被積聚成厚層。在所述方法的一實施例中，在所述前面板和/或所述調(diào)節(jié)門前面積聚成厚層的所述分散物的至少主要部分被傳導(dǎo)以在所述前面板的所述底部邊緣下面前進(jìn)，并且在臨近所述單元底部處沿上升通道向上升起，所述上升通道形成在所述前面板與后面板之間，所述后面板與所述前面板基本平行并沿著所述單元的寬度在距所述前面板一距離處延伸，用于壓縮所述分散物。在所述方法的一實施例中，升起的壓縮分散物流的豎直分量被削弱并減慢，并通過傾斜板被傳導(dǎo)以基本沿所述單元的長度方向前進(jìn)，所述傾斜板沿所述流動的方向以一傾斜角度向上放置，并且通過所述傾斜板的引導(dǎo)，所述分散物流動到所述連續(xù)的分離器部分。在所述方法的一實施例中，當(dāng)所述前面板的底部邊緣與所述底部之間的距離為第一距離時，所述后面板的底部邊緣被放置在距所述底部第二距離處，所述第二距離短于所述第一距離。在所述設(shè)備的一實施例中，所述切斷元件包括切片分離器，所述切片分離器被布置在所述前面板的所述頂部邊緣上方，沿所述單元的整個寬度延伸，所述切片分離器被布置為接納作為溢流被傳導(dǎo)的所述較輕的溶液相和/或分散物，用于將所述較輕的溶液相和 /或分散物清除。
在所述設(shè)備的一實施例中，所述切片分離器包括多個切片，所述多個切片沿所述流動的方向以相對于水平面對角向上傾斜的傾斜角度被布置，并布置為一個在另一個之上，彼此相距短的距離，從而在所述切片之間形成有窄的層流槽。在所述設(shè)備的一實施例中，所述切片和/或所述傾斜板的傾斜角度為5-30°，優(yōu)選為 10-20°。在所述設(shè)備的一實施例中，所述切片之間的距離為3_30mm。在所述設(shè)備的一實施例中，所述設(shè)備包括一個或若干個切斷元件，優(yōu)選2-4個切斷元件，這些切斷元件將所述單元沿長度方向分隔成具有變化的長度的分離器隔間。在所述設(shè)備的一實施例中，所述設(shè)備包括三個切斷元件，即第一切斷元件、第二切斷元件和第三切斷元件。在所述設(shè)備的一實施例中，所述第一切斷元件中的所述切片之間的距離為 15-30mm，所述第二切斷元件中的所述切片之間的距離為10_20mm，所述第三切斷元件中的切片之間的距離為3-10mm。在所述設(shè)備的一實施例中，所述切斷元件的豎直尺寸沿所述流動的下游方向減在所述設(shè)備的一實施例中，所述切斷元件的所述切片分離器的豎直尺寸沿流動的下游方向減小。在所述設(shè)備的一實施例中，所述第一切斷元件的所述切片分離器的高度尺寸為單元溶液高度的30-40%，所述第二切斷元件的所述切片分離器的高度尺寸為單元溶液高度的25-35%，所述第三切斷元件的所述切片分離器的高度尺寸為單元溶液高度的15-25%。在所述設(shè)備的一實施例中，當(dāng)所述前面板的底部邊緣與所述底部之間的距離為第一距離時，所述后面板的底部邊緣被放置在距所述底部第二距離處，所述第二距離短于所述第一距離。在所述設(shè)備的一實施例中，在所述第一切斷元件中，所述前面板的底部邊緣距所述底部的距離為單元溶液高度的15-25 %，在所述第二切斷元件中，所述前面板的底部邊緣距所述底部的距離為單元溶液高度的30-40%，在所述第三切斷元件中，所述前面板的底部邊緣距所述底部的距離為單元溶液高度的45-55%。在所述設(shè)備的一實施例中，所述前面板和所述后面板是基本豎直的。在所述設(shè)備的一實施例中，所述上升通道的寬度被布置為使得在其中升起的所述分散物的量不會將流速增加到超過0. 05m/s-0. lOm/s。在所述設(shè)備的一實施例中，所述單元中的有效溶液高度為1. 5-2. 5m。


在下文中參照優(yōu)選實施例和所附附圖對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地解釋，其中圖1為示出提供有根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的液-液萃取分離單元的第一實施例的示意性俯視圖，圖2示出圖1中的截面11-11，圖3為示出提供有根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的液-液萃取分離單元的第二實施例的示意性俯視圖，
圖4示出圖3中的截面IV-IV，圖5示出放大地表示的圖2或圖4的細(xì)部D、E和F，圖fe示出沿圖5的Va-Va方向看的前面板的底部邊緣，圖6示出圖5的截面VI-VI，圖7示出圖5的截面VII-VIIdP圖8示出圖5的截面VIII-VIII。
具體實施例方式圖1和圖2以及圖3和圖4示出液-液萃取中的單元設(shè)備。單元1包括位于單元供給端2 —側(cè)的端壁31、側(cè)壁32、側(cè)壁33、位于排出端的端壁34和底部7，在它們之間限定分離空間(所謂的沉降槽)。預(yù)備在混合空間(未示出)中的分散物從供給器裝置17被供給到位于單元1的供給端2的流動分布裝置18單元。被分離成重迭相的第一和第二溶液被配置為在與單元 1的供給端2相反的排出端6處被互相分離地排出單元。切斷元件3、4、5被布置在單元1 中的供給端和排出端之間，以形成沿流動方向連續(xù)布置的分離器部分A、B、C，用于分離較輕的第一溶液作為上部溶液相，并用于分離較重的第二溶液作為下部溶液相。在排出端6處提供有溢流斜道35，溢流斜道35相對于流動方向橫向地定位，并接納作為來自單元1的溢流的分離成上部相的第一溶液單元，并且該溶液相從該溢流斜道35排出。沿流動方向，在溢流斜道35之后且鄰近溢流斜道35處，提供有用于接納作為來自單元1的底流的第二溶液的收集斜道36。上升管道從收集斜道36延伸到單元，第二溶液可通過該上升管道上升到收集斜道，第二溶液相從收集斜道排出。如在圖1中所示，供給器裝置17被布置為使得分散物被有利地在供給端中心或其附近供給到單元1中。在供給端中心或其附近的分散物供應(yīng)點的位置是有利的，但不是絕對必須的。在圖1和圖2的實施例中，提供有流動分布裝置18，其有利地實現(xiàn)了沿單元的整個寬度的均勻的、側(cè)向前進(jìn)(sideways proceeding)的分散物供給分布。在圖3和圖4的實施例中，當(dāng)作為分散物分布障礙物所采用的流動分布裝置18表現(xiàn)為如在我們的專利FI 101200B中所描述的V形尖狀障礙物的類型時，供給供應(yīng)被布置在其頂部區(qū)域中的供給端的中間，并且供應(yīng)流以平緩的角度被向上引導(dǎo)。在所述例示性實施例中，布置在單元中且沿單元的整個寬度延伸的切斷元件3、4、 5的數(shù)量為三個。在大部分情況下，切斷元件的有利的數(shù)量在兩個到四個的范圍內(nèi)，通過這樣的數(shù)量可以獲得可靠的分離效率。切斷元件3、4、5在供給端和排出端均以距離彼此合適的、優(yōu)選變化的距離來安裝。第一切斷元件3必須距流動分布裝置18相對較近，以確保厚的分散物層在第一切斷元件3上積聚，在快速的液液分離的情況下也是如此。在下文中，參照圖5對圖1至4中的實施例的切斷元件3、4和5進(jìn)行更詳細(xì)地描述。從圖5明顯看出，每個切斷元件3、4、5被提供有沿單元的整個寬度延伸的前面板 8，所述前面板8包括底部邊緣9，底部邊緣9被布置在距單元底部7距離Hp H2, H3處。前面板8允許較重的溶液相在底部邊緣9下面直接向前無障礙地流動。在豎直方向上，前面板8延伸到這樣的高度其迫使置于較重的溶液相的頂部上的較輕的溶液相作為薄溢流層流過前面板8的頂部邊緣12，或流過能沿豎直方向移動的調(diào)節(jié)門10的頂部邊緣11。提供在第一切斷元件3和第二切斷元件4中的調(diào)節(jié)門10的高度位置可調(diào)節(jié)，使得調(diào)節(jié)門的頂部邊緣11限定溢流高度。第三切斷元件5中不需要調(diào)節(jié)門。前面板8迫使分散物在前面板前面變厚。切斷元件3、4、5進(jìn)一步包括后面板15， 后面板15基本平行于前面板8并位于距前面板8距離S處。前面板8與后面板15之間形成有基本豎直向上延伸的上升通道14，變厚的分散物沿上升通道14向上升起并被壓縮。圖fe示出用于前面板8的底部邊緣9的有利結(jié)構(gòu)。底部邊緣9被提供有沿前面板的整個寬度分離的豎直狹槽101。在前面板8的底部邊緣9與底部7之間留有第一距離Hp H2, H3。后面板15的底部邊緣100被放置在距底部7第二距離hp h2、h3處。在每個切斷元件3、4、5中，第二距離 、、、、、短于第一距離！^！^氏。在每個切斷元件3、4、5中，后面板15的底部邊緣100總是放置在低于前面板8的底部邊緣9的水平面上。切斷元件3、4、5的縱向尺寸B1A2^3沿流動的下游方向減小。在流動方向上，傾斜板16被放置為以傾斜角度δ相對于水平面傾斜，傾斜板16 削弱并減慢升起的壓縮分散物流的垂直分量，并基本沿單元的長度方向?qū)⒆鳛榉稚⑽锪鞯姆稚⑽镆龑?dǎo)到下一個分離器部分。角度δ為5-30°，優(yōu)選10-20°。流過前面板8的頂部邊緣12或者流過調(diào)節(jié)門10的頂部邊緣11的較輕的溶液相以及部分分散物通過切片分離器13被清除較重溶液相的殘余，所述切片分離器13被布置在前面板8的頂部邊緣12之上以沿單元的整個寬度延伸。通過該切斷元件設(shè)備，分散物被允許通過液滴粘合(droplet binding)而被壓縮， 由于容量和混合水平，這導(dǎo)致提供的分散物分離。這些提供中的最重要的因素是在稠密充填的分散物中液滴之間的聚結(jié)的相對提高。通過這種方式，還會獲得液滴之間的連續(xù)相膜的更加均衡的破裂，這意味著在分離的相內(nèi)部中混合有更少的液滴。參考圖5和圖6-8，接納較輕的溶液相和/或作為溢流被傳導(dǎo)的分散物以將其清除的切片分離器13包括多個切片19，多個切片19沿流動的方向以相對于水平面朝上傾斜的傾斜角度α被放置，并以短的相互距離C^dyd3—個布置在另一個之上，從而在切片之間形成窄的層流槽。角度α為5-30°，優(yōu)選為10-20°。切片之間的距離C^dpd3為3_30mm。在第一切斷元件3中，切片分離器13的切片19之間留下的距離(I1為15_30mm，在第二切斷元件4中，切片19之間留下的距離d2為10-20mm，并且在第三切斷元件5中，切片 19之間留下的距離d3為3-10mm。切斷元件3、4、5的切片分離器13的豎直尺寸L” L2, L3沿流動的下游方向減小。 單元中的有效溶液高度優(yōu)選為1. 5-2. 5m。第一切斷元件3的切片分離器13的高度尺寸L1 為單元溶液高度的30-40%，第二切斷元件4的切片分離器13的高度尺寸L2為單元溶液高度的25-35%，第三切斷元件5的切片分離器13的高度尺寸L3為單元溶液高度的15-25%。在第一切斷元件3中，前面板8的底部邊緣9距底部7的距離H1為單元溶液高度的15-25 %，在第二切斷元件4中，前面板8的底部邊緣9距底部7的距離H2為單元溶液高度的30-40%，在第三切斷元件5中，前面板8的底部邊緣9距底部7的距離H3為單元溶液高度的45-55%。通常，流動到切片分離器13的分散物通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)門10而被最小化，從而使得未分離的分散物不通過其頂部邊緣，但所有分散物被導(dǎo)引到上升通道14中。這通過將調(diào)節(jié)門 10保持在頂部位置而實現(xiàn)，其防止分散物直接流動到分離器13。現(xiàn)在，分散物可在調(diào)節(jié)門 10前面積聚足夠高以作為漂浮分散物層從前面板8的下面被擠壓到上升通道14。這僅在分散物供應(yīng)足夠大并且超過在分離空間中切斷元件前面的總分散物分離極限時才可能發(fā)生。 因而，分散物帶厚度基于豎直尺寸和各個切斷元件的調(diào)節(jié)門的位置來限定。由于分散物的高度層化流動，分離器13的切片結(jié)構(gòu)顯著地加快分散物的分離，且湍流被極大的減弱。根據(jù)液-液系統(tǒng)的特定特征，由切片19的分離效應(yīng)和用作隔板的片19 的突起引起的由流動的分界獲得的聚結(jié)可進(jìn)一步通過大于2-5的系數(shù)而增加。該增加的系數(shù)在槽高度越小的情況下越高，因而使得流動接近層流。最后的切斷元件5的切片分離器 13中密集地隔開的片的目的是減小分離的有機(jī)相中的A/0夾帶。如圖5和圖8中所示，最后的切斷元件5中不需要任何調(diào)節(jié)門。當(dāng)分離器13中傾斜的切片之間的距離d3較短時，切斷元件能夠清除分離的有機(jī)相中的水殘余，并在切斷元件前積聚分散物。在可獲得足夠量的分散物以形成分散物的充分積聚的情況下，豎直尺寸小到使得分散物可在沒有調(diào)節(jié)門輔助的情況下進(jìn)入上升通道。然而，第一切斷元件3中和第二切斷元件4中的情況不同，為了防止分散物流進(jìn)分離器13，其通常需要與處于高位置處的調(diào)節(jié)門10—起運行。這僅在必須達(dá)到極好的分散物分離能力時被允許。通常，不允許任何分散物直接流進(jìn)分離器13，或者僅允許分散物的有限的一小部分流進(jìn)分離器13，這是確保兩種分離的液體的分離度均被減小到接近零的正確方式。如上文所述，通過根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備運行液相分離的有利的方式是調(diào)節(jié)放置在切片分離器13前面的調(diào)節(jié)門10，使得不允許任何分散物越過調(diào)節(jié)門的頂部邊緣11進(jìn)入分離器，或者僅允許較小部分的分散物進(jìn)入。這特別是在分離有機(jī)連續(xù)分散物時實現(xiàn)，給出了來自壓縮的分散物的清除的相分散物。因而，在切斷元件前面能夠盡可能地壓縮分散物是可行的，且僅允許被最大程度壓縮的分散物進(jìn)入上升通道14，以將分散物均勻地輸送到連續(xù)的分離器部分。在分離比相應(yīng)的有機(jī)分散物輕或更好地漂浮的連續(xù)的水分散物時，情況是不同的。因此，連續(xù)的水分散物積聚在漂浮在比相應(yīng)的有機(jī)連續(xù)分散物更高的水平面的層中。從而，調(diào)節(jié)門必須被調(diào)節(jié)在足夠高的水平面上以防止直接連續(xù)流動到切片分離器中。然而，當(dāng)液相分離在連續(xù)的水分散物中通過根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備運行時，調(diào)解門10 必須特意被調(diào)節(jié)在允許一定部分的分散物流進(jìn)切片分離器13的高度。在任何情況下，分散物的上部區(qū)域主要由有機(jī)相和相對較薄的連續(xù)水相薄膜構(gòu)成。該分散物類型易于在切片分離器中被快速且有效地分離，這是因為將分散物的正確部分直接送入切片分離器是有利的。當(dāng)運行具有分開的分散物的設(shè)備時，其中一部分分散物作為底流流動通過切斷元件3、4、5的上升通道14，一部分分散物作為溢流流動到切片分離器13，可達(dá)到在20-30m3/ m2h范圍內(nèi)的非常高的供給-通過量。對于大部分液-液系統(tǒng)，這是比通過使用具有不分開或僅有較小分開的分散物的有機(jī)連續(xù)分散物所能獲得的量更高的量。而在后一種情況中， 對于大部分液-液系統(tǒng)，能達(dá)到15-20m3/m2h的供給-通過量。特別快速和有效的分散物分離基于下列特征
—厚的分散物層，其層厚度由切斷元件的豎直尺寸限定，一分離空間深度的增加，可用于增加分離量，一壓縮分散物前進(jìn)到連續(xù)的分離器部分，一當(dāng)出口放置在合適水平面時分散物的均勻升起流動，一用于分離的有機(jī)相并用于受控的分散物流量的切片分離器，一在切片分離器前面的用于控制分散物的分開的調(diào)節(jié)門，一特定的對于分散物連續(xù)性的流動控制，一分離器單元的單獨結(jié)構(gòu)和它們之間的距離。在圖5的實施例中，前面板8和后面板15為豎直的。通常，分離空間包括一至四個切斷元件，這意味著，根據(jù)情況，分離量設(shè)置在IO3/ m2h-20m3/m2h范圍內(nèi)，同時，水中的有機(jī)殘余物液滴設(shè)置在Ippm與IOppm之間，有機(jī)溶液中的水殘余物液滴設(shè)置在Oppm與30ppm之間。單元1中的有效溶液深度為1. 5-2. 5m，這意味著第一分離空間的分散物層中的重要分級有充足的時間來發(fā)生。當(dāng)水溶液為液滴相時，液滴積聚在分散物層的下部中的密集的底層中，在該底層中水溶液與有機(jī)溶液的體積之間比根據(jù)運行情況被設(shè)置于3-9的范圍內(nèi)。將分散物的引導(dǎo)通向下一個分離空間的上升通道14被設(shè)計為具有這樣的寬度其中升起的分散物的預(yù)定量不會將流速提升到大于0. 05m/s-0. lOm/s。通過這種方式，可以防止壓縮液滴底層變得基本上較小地壓縮，并確保本發(fā)明的用于快速且接近完全地分離溶液相的先決條件不會失去。本發(fā)明不僅僅限制于上述實施例，而是可以有許多在權(quán)利要求中所限定的落入本發(fā)明理念范圍內(nèi)的修改方案。
權(quán)利要求
1.一種用于在液-液萃取分離單元(1)中將混合在分散物中的兩種溶液分離成兩種溶液相的方法，該方法中分散物在所述單元的供給端( 被供給到所述單元中；被供應(yīng)的分散物沿所述單元的整個寬度均勻地分布；所述分散物和分離的溶液相在所述單元分離空間中的流動經(jīng)由切斷元件(3，4，5)來控制，所述切斷元件(3，4，5)沿所述單元的整個寬度延伸并將所述單元沿長度方向分隔成分離器隔間(A，B，C)；并且互相分離的溶液相在排出端(6)被從所述單元排出，其特征在于在所述切斷元件(3， 4,5)中，較重的溶液相被允許在所述單元的底部(7)無障礙地直接向前流動；置于所述較重的溶液相上的較輕的溶液相的直接且連續(xù)的前進(jìn)被防止；所述較輕的溶液相被迫使作為溢出流流動；分散物流的直接且連續(xù)的前進(jìn)被防止，且所述分散物被允許基本穩(wěn)定地積聚成厚層，并且積聚成厚層的所述分散物被迫使從鄰近所述單元底部處向上升起，以壓縮所述分散物，并且升起的壓縮分散物流的豎直分量被削弱并減速并基本沿所述單元的長度方向被引導(dǎo)到連續(xù)的分離器部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，作為溢出流傳導(dǎo)的所述較輕的溶液相是從所述較重的溶液相清除的殘余物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述分散物的一部分與所述較輕的溶液相被傳導(dǎo)以作為溢流流動到清除步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，作為溢流被傳導(dǎo)到所述清除步驟的所述分散物的量被調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述較重的溶液相被允許在所述單元底部(7)上、在所述前面板(8)的底部邊緣(9)下面直接向前無障礙地流動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，所述分散物和/或置于所述較重的溶液相的頂部上的較輕的溶液相的直接連續(xù)的前進(jìn)通過沿所述單元的寬度延伸的前面板(8)和調(diào)節(jié)門(10)被防止沿所述單元的長度方向前進(jìn)，所述調(diào)節(jié)門(10)的高度位置能夠調(diào)節(jié)，使得所述調(diào)節(jié)門的頂部邊緣(11)限定溢流高度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，所述分散物和/或置于所述較重的溶液相的頂部上的較輕的溶液相的直接連續(xù)的前進(jìn)通過沿所述單元的所述整個寬度延伸的前面板(8)被防止，所述面板的頂部邊緣(1 限定溢流高度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，所述分散物和/或所述較輕的溶液相被迫使作為溢出流向前流過所述前面板(8)的所述頂部邊緣(1 和/或流過所述調(diào)節(jié)門(10)的所述頂部邊緣(11)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，作為溢流被傳導(dǎo)的所述較輕的溶液相是通過切片分離器(13)從所述較重的溶液相清除的殘余物，所述切片分離器 (13)接納作為溢流的所述較輕的溶液相。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法，其特征在于，所述分散物的作為殘余物的溢流被傳導(dǎo)的部分從所述較重的溶液相的清除通過切片分離器(13)被加速，所述切片分離器(13)接納作為溢流所獲得的所述分散物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法，其特征在于，所述分散物流的直接連續(xù)的前進(jìn)通過前面板(8)和/或調(diào)節(jié)門(10)被防止，所述分散物被允許在所述前面板(8) 和/或所述調(diào)節(jié)門(10)前面被積聚成厚層。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的方法，其特征在于，在所述前面板(8)和/或所述調(diào)節(jié)門(10)前面積聚成厚層的所述分散物的至少主要部分被傳導(dǎo)以在所述前面板的所述底部邊緣(9)下面流動，并且在臨近所述單元底部處沿上升通道(14)向上升起，所述上升通道(14)形成在所述前面板(8)與放置為距所述前面板一距離( 處的后面板(15) 之間，所述后面板(1 與所述前面板(8)基本平行并沿所述單元的整個寬度延伸，用于壓縮所述分散物。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的方法，其特征在于，升起的壓縮分散物流的豎直分量被削弱并減慢，并通過傾斜板(16)基本沿所述單元的長度方向傳導(dǎo)，所述傾斜板 (16)沿流動的方向以一傾斜角度向上放置，使得通過所述板的引導(dǎo)，所述分散物流動到所述連續(xù)的分離器部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述前面板⑶的底部邊緣(9) 與所述底部(7)之間所留下的距離為第一距離(H1,H2,H3)時，所述后面板(1 的底部邊緣 (100)與所述底部(7)之間留下的距離為第二距離O^h2A3),所述第二距離短于所述第一距離。
15.一種用于在液-液萃取分離單元(1)中將混合在分散物中的兩種溶液分離成兩種溶液相的設(shè)備，所述設(shè)備包括供給器裝置(17)，用于將分散物供給到所述單元的供給端O)；流動分布裝置(8)，其被設(shè)置在鄰近所述供給端( 處，用于將被供應(yīng)的分散物沿所述單元的整個寬度均勻地分布；和切斷元件(3，4，5)，其將所述單元沿長度方向分隔成分離器隔間(A，B, C)，其特征在于，所述切斷元件(3，4，5)包括沿所述單元的整個寬度延伸的前面板(8)，所述前面板(8)包括被布置為距所述單元底部(7) —距離(H1, H2, H3)處的底部邊緣(9)，使得所述前面板⑶允許較重的溶液相在所述底部邊緣(9)下面直接向前無障礙地流動，所述前面板沿豎直方向延伸到這樣一個高度使得所述前面板迫使置于所述較重的溶液相的頂部上的較輕的溶液相作為薄溢流層流過所述前面板(8)的頂部邊緣(1 并迫使所述分散物在所述前面板前面加厚，后面板(15)，所述后面板(1 基本平行于所述前面板(8)并放置在距所述前面板(8) 一距離( 處，使得在所述前面板與所述后面板之間形成有基本豎直向上延伸的上升通道 (14)，所述加厚的分散物能夠沿所述上升通道向上升起并被壓縮，和至少一個傾斜板(16)，沿流動的方向以相對于水平面向上傾斜的傾斜角度(δ)被放置，所述傾斜板被布置為削弱并減慢升起的壓縮分散物流的豎直分量，并基本沿所述單元的長度方向?qū)⒆鳛榉稚⑽锪鞯乃龇稚⑽镆龑?dǎo)到連續(xù)的分離器部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，所述切斷元件(3，4，5)包括切片分離器(13)，所述切片分離器(1 被布置在所述前面板(8)的所述頂部邊緣(1 上方，沿所述單元的整個寬度延伸，所述切片分離器被布置為接納作為溢流被傳導(dǎo)的所述較輕的溶液相和 /或分散物，用于將所述較輕的溶液相/分散物清除。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，所述切片分離器(13)包括多個切片 (19)，所述多個切片(19)沿流動的方向以相對于水平面向上傾斜的傾斜角度(α)被放置， 并布置為一個在另一個之上，以短的距離(C^dyd3)分隔開，從而在所述切片之間形成有窄的層流槽。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，所述角度(α)和/或所述角度(δ)為 5-30°，優(yōu)選為 10-20°。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的設(shè)備，其特征在于，所述切片之間的距離(d”d2，d3) 為 3-30mmo
20.根據(jù)權(quán)利要求15至19中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括一個或若干個切斷元件(3，4，5)，優(yōu)選2-4個切斷元件，這些切斷元件將所述單元沿長度方向分隔成具有不同長度的分離器隔間(A，B, C)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括三個切斷元件，所述三個切斷元件為第一切斷元件(3)、第二切斷元件(4)和第三切斷元件(5)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，在所述第一切斷元件(3)中，所述切片 (19)之間的距離(Cl1)為15-30mm，在所述第二切斷元件(4)中，所述切片(19)之間的距離 (d2)為10-20mm，在所述第三切斷元件(5)中，所述切片(19)之間的距離(d3)為3_10mm。
23.根據(jù)權(quán)利要求15至22中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述切斷元件(3，4，5) 的豎直尺寸(B1, B2, B3)沿流動的下游方向減小。
24.根據(jù)權(quán)利要求20至23中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述切斷元件(3，4，5) 的所述切片分離器(13)的豎直尺寸(L1, L2, L3)沿流動的下游方向縮?。缓?或所述第一切斷元件(3)的所述切片分離器(13)的高度尺寸(L1)為所述單元中的溶液高度的30-40%， 所述第二切斷元件的所述切片分離器(13)的高度尺寸(L2)為所述單元中的溶液高度的25-35%，并且所述第三切斷元件(5)的所述切片分離器(13)的高度尺寸(L3)為所述單元中的溶液高度的15-25%。
25.根據(jù)權(quán)利要求15至M中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述前面板(8)的底部邊緣(9)與所述底部(7)之間的距離為第一距離(H1,H2,H3)時，所述后面板(15)的底部邊緣(100)被放置在距所述底部第二距離Ovtvh3)處，所述第二距離短于所述第一距離， 和/或在所述第一切斷元件(3)中，所述前面板(8)的底部邊緣(9)距所述底部(7)的距離(H1)為所述單元中的溶液高度的15-25%，在所述第二切斷元件中，所述前面板(8) 的底部邊緣(9)距所述底部(7)的距離(H2)為所述單元中的溶液高度的30-40%，并且在所述第三切斷元件(5)中，所述前面板⑶的底部邊緣(9)距所述底部(7)的距離(H3)為所述單元中的溶液高度的45-55%。
26.根據(jù)權(quán)利要求15至25中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述前面板(8)和所述后面板(1 是基本豎直的。
27.根據(jù)權(quán)利要求15至沈中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述上升通道(14) 的寬度( 被布置為使得在其中升起的所述分散物的量不會將流速提升到大于0.05m/
28.根據(jù)權(quán)利要求15至27中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述單元(1)中的有效溶液高度為1. 5-2. 5m。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在液-液萃取分離單元(1)中將混合在分散物中的兩種溶液分離成兩種溶液相的方法和設(shè)備。切斷元件(3，4，5)包括沿所述單元的整個寬度延伸的前面板(8)。所述前面板(8)包括被布置為距單元底部(7)一距離(H1，H2，H3)處的底部邊緣(9)，使得所述前面板(8)允許較重的溶液相在所述底部邊緣(9)下面直接向前無障礙地流動。在豎直方向上，所述前面板延伸到這樣一個高度使得所述前面板迫使置于所述較重的溶液相之上的較輕的溶液相作為薄溢流層流過所述前面板(8)的頂部邊緣(12)，并迫使所述分散物在所述前面板前面加厚。后面板(15)基本平行于所述前面板(8)并放置在距所述前面板(8)一距離(S)處，從而在所述前面板與所述后面板之間形成有基本豎直向上延伸的上升通道(14)，所述加厚的分散物可沿所述上升通道升起并被壓縮。至少一個傾斜板(16)沿流動的方向以相對于水平面向上傾斜的傾斜角度(δ)被放置。所述傾斜板削弱并減慢升起的壓縮分散物流的豎直分量，并基本沿所述單元的長度方向?qū)⒆鳛榉稚⑽锪鞯乃龇稚⑽镆龑?dǎo)到連續(xù)的分離器部分。
文檔編號C22B3/02GK102307635SQ201080007231
公開日2012年1月4日 申請日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月9日
發(fā)明者佩爾蒂·佩卡拉, 埃羅·?？寺? 布羅爾·尼曼, 拉米·薩里奧, 漢努·萊塔拉 申請人:奧圖泰有限公司