專利名稱：一種微結(jié)構(gòu)萃取器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工分離技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種微結(jié)構(gòu)萃取器。
背景技術(shù)：
液液萃取和洗滌是一類應(yīng)用廣泛的工業(yè)分離技術(shù)。它們的操作條件和分離效率與 萃取設(shè)備的選型和設(shè)計密切相關(guān)，對于生產(chǎn)過程的工藝選擇、能耗物耗及產(chǎn)品質(zhì)量都有很 大影響。例如，在發(fā)酵法生產(chǎn)青霉素的過程中，需要將青霉素從發(fā)酵液中萃取分離出來，如 果萃取設(shè)備不能處理含固的發(fā)酵液體系，就必須在萃取前進行發(fā)酵液過濾，使工藝復(fù)雜；如 果萃取設(shè)備的傳質(zhì)效率低，就不能快速完成萃取操作，青霉素就會因大量分解而使收率降 低。在蒽醌法生產(chǎn)雙氧水的萃取過程中，操作相比直接影響雙氧水的濃度，相比控制在50 以上，就能夠直接得到濃度27. 5%的產(chǎn)品，否則就需要進行提濃，使生產(chǎn)成本大幅增加。這 些工業(yè)過程的技術(shù)水平無疑都受制于萃取設(shè)備在傳質(zhì)效率和操作性能方面的表現(xiàn)。目前， 常用的工業(yè)萃取設(shè)備有靜態(tài)混合器、攪拌槽和萃取塔等。靜態(tài)混合器的優(yōu)點是占用空間少， 混合時間短，缺點是萃取效率低。攪拌槽的優(yōu)點是設(shè)計和操作簡單，缺點是物料滯存量大， 操作能耗高，放大困難。萃取塔的優(yōu)點是能夠在一個設(shè)備內(nèi)實現(xiàn)多級萃取操作，缺點是傳質(zhì) 效率較低，萃取時間長。而且，這三類萃取器在大相比條件下的效率都比較低。很顯然，這 些常用的工業(yè)萃取設(shè)備還不能很好地滿足以青霉素、雙氧水為代表的許多生產(chǎn)過程對工藝 優(yōu)化的要求，發(fā)展大通量、高效率、相比適用范圍寬的新型工業(yè)萃取設(shè)備是非常必要的。新 型工業(yè)萃取設(shè)備還應(yīng)當容易加工制造，對物料的清潔度無特殊要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種微結(jié)構(gòu)萃取器，其特征在于該微結(jié)構(gòu)萃取器由進料
板、緩沖板、一級流體分布板、二級流體分布板、混合板、混合流體收集板、出口板依次堆疊
而成，采用壓力緊固或者焊接的方法使上述七塊板材構(gòu)成一個整體；上述七塊板厚度在
5-100mm范圍內(nèi)，板材可采用不銹鋼或塑料； 進料板上有兩個進料口 ，分別用于液相A和B進料； 緩沖板上有兩個緩沖槽，分別與進料板上的兩個進料口相連通，液相A和B經(jīng)進料 口后分別進入緩沖槽； —級流體分布板上有兩個梳式分布槽，梳式分布槽的梳齒部分相對而且交叉，梳
式分布槽的齒背部分分別與緩沖板上的兩個緩沖槽相對應(yīng)；流經(jīng)緩沖槽后的液相A和B分
別流經(jīng)梳式分布槽的齒背部分再分別進入相應(yīng)梳式分布槽的梳齒部分； 二級流體分布板上有一系列分布槽，分布槽為梳式分布槽和魚骨式分布槽，其中，
魚骨式分布槽位于二級流體分布板的中部，梳式分布槽位于二級流體分布板的兩邊，魚骨
式分布槽的魚剌部分與相鄰分布槽的魚剌部分或者梳齒部分相對而且交叉，梳式分布槽的
齒背部分和魚骨式分布槽的魚脊部分與一級流體分布板上的梳齒部分相對應(yīng)；液相A和B
流經(jīng)一級流體分布板上梳式分布槽梳齒部分后進入二級流體分布板上的梳式分布槽的齒
3背部分和魚骨式分布槽的魚脊部分，然后進入相應(yīng)梳式分布槽的梳齒部分和相應(yīng)魚骨式分布槽的魚剌部分； 混合板上有一系列混合槽，混合槽位置與二級流體分布板上相鄰分布槽的交叉區(qū)
域相對應(yīng)；流經(jīng)二級流體分布板上的相鄰分布槽的液相A和B在混合槽中混合； 混合流體收集板上有一個收集槽，收集槽與混合板上的一系列混合槽相連通；經(jīng)
混合板上一系列混合槽混合后的混合液體進入收集槽； 出口板上有一出料口，收集槽中的混合液體經(jīng)出料口流出； 上述各板上的進料口、緩沖槽、梳式分布槽、魚骨式分布槽、混合槽、收集槽、出料口均為貫通孔或槽； —級流體分布板上每個分布槽的梳齒數(shù)量為1-10個，單個梳齒寬度為10-200mm。 二級流體分布板上每個魚骨式分布槽單側(cè)的魚剌數(shù)量為5-50個，單個魚剌寬度
為0. 5-5mm，每個梳式分布槽的梳齒數(shù)量為5_50個，單個梳齒寬度為0. 5_5mm。 本發(fā)明的有益效果為該微結(jié)構(gòu)萃取器采用平板堆疊式結(jié)構(gòu)，無復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，
因此結(jié)構(gòu)緊湊，加工制造容易；對兩相流體分別采用獨立的分布和液層分割結(jié)構(gòu)，兩者間相
互影響小，因此可以在較大相比范圍下操作；采用二級流體分布板，使處理量得到幾何級數(shù)
放大，因此處理量大；引入了微細結(jié)構(gòu)，因此傳質(zhì)效率高；對微細結(jié)構(gòu)進行了尺寸優(yōu)化，在
滿足高效萃取要求的同時能有效控制壓降、避免阻塞，因此對體系潔凈度要求低。 液相A和B在進入混合板前被均勻分割為細小液層，從而強化混合板上的混合和
傳質(zhì)。該微結(jié)構(gòu)萃取器結(jié)構(gòu)緊湊、處理量大、傳質(zhì)效率高，對體系潔凈度要求低，能在較大相
比范圍下操作，具有廣泛的適用性。


圖1是本發(fā)明微結(jié)構(gòu)萃取器的主視圖； 圖2是本發(fā)明微結(jié)構(gòu)萃取器的每塊板材的俯視圖； 圖3是本發(fā)明微結(jié)構(gòu)萃取器的每塊板材的立體示意圖； 圖中標號1-進料板；2-緩沖板；3- —級流體分布板；4_ 二級流體分布板；5_混
合板；6-混合流體收集板；7-出口板；ll-a進料口 ；12_b進料口 ；21-a緩沖槽；22-b緩沖
槽；31-a梳式分布槽；32-b梳式分布槽；33-齒背部分；34-梳齒部分；41-梳式分布槽；
42-魚骨式分布槽；421-魚骨式分布槽的魚剌部分；422-魚骨式分布槽的魚脊部分；51-混合槽；61-收集槽；71-出料口。
具體實施例方式
實施例1 —種微結(jié)構(gòu)萃取器，該微結(jié)構(gòu)萃取器由進料板1、緩沖板2、一級流體分布板3、二級流體分布板4、混合板5、混合流體收集板6、出口板7依次堆疊而成，采用壓力緊固或者焊接的方法使上述七塊板材構(gòu)成一個整體(如圖1所示)；上述進料板1、二級流體分布板4、出口板7厚度均為5mm，緩沖板2、一級流體分布板3、混合板5、混合流體收集板6厚度均為50mm，板材采用316L不銹鋼；微結(jié)構(gòu)萃取器的每塊板材的俯視圖如圖2所示，每塊板材的立體示意圖如圖3所示；
進料板1上有兩個進料口 ， a進料口 11 、 b進料口 12分別用于液相A和B進料；
緩沖板2上有兩個緩沖槽，a緩沖槽21、 b緩沖槽22分別與進料板1上的兩個進料口 11、12相連通，液相A和B經(jīng)進料口后分別進入緩沖槽； —級流體分布板3上有兩個梳式分布槽，a梳式分布槽31和b梳式分布槽32， a梳式分布槽31和b梳式分布槽32的梳齒部分相對而且交叉，梳式分布槽的齒背部分33分別與緩沖板上的兩個緩沖槽相對應(yīng)；流經(jīng)緩沖槽后的液相A和B分別流經(jīng)梳式分布槽的齒背部分再分別進入相應(yīng)梳式分布槽的梳齒部分； 二級流體分布板4上有一系列分布槽，分布槽為梳式分布槽41和魚骨式分布槽42，其中，魚骨式分布槽42位于二級流體分布板4的中部，梳式分布槽41位于二級流體分布板4的兩邊，魚骨式分布槽的魚剌部分421與相鄰分布槽的魚剌部分或者梳齒部分相對而且交叉，梳式分布槽的齒背部分和魚骨式分布槽的魚脊部分422與一級流體分布板上的梳齒部分34相對應(yīng)；液相A和B流經(jīng)一級流體分布板3上梳式分布槽梳齒部分34后進入二級流體分布板4上的梳式分布槽的齒背部分和魚骨式分布槽的魚脊部分422，然后進入相應(yīng)梳式分布槽的梳齒部分和相應(yīng)魚骨式分布槽的魚剌部分421 ; 混合板5上有一系列混合槽51，混合槽位置與二級流體分布板上相鄰分布槽的交
叉區(qū)域相對應(yīng)；流經(jīng)二級流體分布板4上的相鄰分布槽的液相A和B在混合槽中混合； 混合流體收集板6上有一個收集槽61，收集槽與混合板上的一系列混合槽51相連
通；經(jīng)混合板5上一系列混合槽51混合后的混合液體進入收集槽； 出口板7上有一出料口 71，收集槽中的混合液體經(jīng)出料口流出； 上述各板上的進料口、緩沖槽、梳式分布槽、魚骨式分布槽、混合槽、收集槽、出料
口均為貫通孔或槽。 實施例2 本實施例的微結(jié)構(gòu)萃取器除了進料板1、二級流體分布板4、出口板7厚度均為10mm，緩沖板2、一級流體分布板3、混合板5、混合流體收集板6厚度均為100mm，板材采用聚四氟乙烯外，其他與實施例1相同。
實施例3 采用實施例1的微結(jié)構(gòu)萃取器，且一級流體分布板3上每個分布槽的梳齒數(shù)量為
1個，梳齒寬度為200mm， 二級流體分布板4上每個魚骨式分布槽單側(cè)的魚剌數(shù)量為5個，單
個魚剌寬度為5mm，每個梳式分布槽的梳齒數(shù)量為5個，單個梳齒寬度為5mm。 用于乙酸乙酯萃取發(fā)酵液中青霉素。乙酸乙酯流量為1.0t/h，發(fā)酵液流量為
0. 5t/h，萃取效率為90%。 實施例4 采用實施例1的微結(jié)構(gòu)萃取器，且一級流體分布板3上每個分布槽的梳齒數(shù)量為10個，單個梳齒寬度為10mm， 二級流體分布板4上每個魚骨式分布槽單側(cè)的魚剌數(shù)量為50個，單個魚剌寬度為lmm，每個梳式分布槽的梳齒數(shù)量為50個，單個梳齒寬度為lmm。
用于氨水洗滌含三氧化硫的正己烷。正己烷流量為80t/h，氨水流量為20t/h，三氧化硫脫除率為98%。
實施例5 采用實施例2的微結(jié)構(gòu)萃取器，且一級流體分布板3上每個分布槽的梳齒數(shù)量為2個，單個梳齒寬度為50mm， 二級流體分布板4上每個魚骨式分布槽單側(cè)的魚剌數(shù)量為5個，單個魚剌寬度為0. 5mm，每個梳式分布槽的梳齒數(shù)量為5個，單個梳齒寬度為0. 5mm。
用于MIKB萃取濕法磷酸。MIBK流量為1. Ot/h，濕法磷酸流量為0. 2t/h，萃取效率為95%。 實施例6 采用實施例2的微結(jié)構(gòu)萃取器，且一級流體分布板3上每個分布槽的梳齒數(shù)量為5個，單個梳齒寬度為10mm，二級流體分布板4上每個魚骨式分布槽單側(cè)的魚剌數(shù)量為10個，單個魚剌寬度為lmm，每個梳式分布槽的梳齒數(shù)量為IO個，單個梳齒寬度為lmm。
用于MIKB萃取濕法磷酸。MIBK流量為1. Ot/h，濕法磷酸流量為0. 2t/h，萃取效率為99%。
權(quán)利要求
一種微結(jié)構(gòu)萃取器，其特征在于該微結(jié)構(gòu)萃取器由進料板(1)、緩沖板(2)、一級流體分布板(3)、二級流體分布板(4)、混合板(5)、混合流體收集板(6)、出口板(7)依次堆疊而成，采用壓力緊固或者焊接的方法使上述七塊板材構(gòu)成一個整體；其中進料板(1)上有兩個進料口；緩沖板(2)上有兩個緩沖槽，分別與進料板1上的兩個進料口相連通；一級流體分布板(3)上有兩個梳式分布槽，梳式分布槽的梳齒部分相對而且交叉，梳式分布槽的齒背部分(33)分別與緩沖板上的兩個緩沖槽相對應(yīng)；二級流體分布板(4)上有一系列分布槽，分布槽為梳式分布槽(41)和魚骨式分布槽(42)，其中，魚骨式分布槽(42)位于二級流體分布板4的中部，梳式分布槽(41)位于二級流體分布板(4)的兩邊，魚骨式分布槽的魚刺部分(421)與相鄰分布槽的魚刺部分或者梳齒部分相對而且交叉，梳式分布槽的齒背部分和魚骨式分布槽的魚脊部分(422)與一級流體分布板上的梳齒部分相對應(yīng)；混合板(5)上有一系列混合槽，混合槽位置與二級流體分布板上相鄰分布槽的交叉區(qū)域相對應(yīng)；混合流體收集板(6)上有一個收集槽，收集槽與混合板上的一系列混合槽相連通；出口板(7)上有一出料口；上述各板上的進料口、緩沖槽、梳式分布槽、魚骨式分布槽、混合槽、收集槽、出料口均為貫通孔或槽。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微結(jié)構(gòu)萃取器，其特征在于一級流體分布板(3)上每個梳式分布槽的梳齒數(shù)量為i-io個。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種微結(jié)構(gòu)萃取器，其特征在于一級流體分布板(3)上 梳式分布槽的單個梳齒寬度為10-200mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微結(jié)構(gòu)萃取器，其特征在于二級流體分布板(4)上每 個魚骨式分布槽單側(cè)的魚剌數(shù)量為5-50個，每個梳式分布槽的梳齒數(shù)量為5-50個。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種微結(jié)構(gòu)萃取器，其特征在于二級流體分布板(4)上 梳式分布槽的單個梳齒寬度為0. 5-5mm，魚骨式分布槽的單個魚剌寬度為0. 5-5mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微結(jié)構(gòu)萃取器，其特征在于所用板材厚度在5-100mm 范圍內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微結(jié)構(gòu)萃取器，其特征在于所用板材材質(zhì)為不銹鋼或塑料。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于化工分離技術(shù)領(lǐng)域的一種微結(jié)構(gòu)萃取器。該微結(jié)構(gòu)萃取器由進料板、緩沖板、一級流體分布板、二級流體分布板、混合板、混合流體收集板、出口板依次堆疊而成，采用壓力緊固或者焊接的方法使上述七塊板材構(gòu)成一個整體；該微結(jié)構(gòu)萃取器采用平板堆疊式結(jié)構(gòu)，無復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此結(jié)構(gòu)緊湊，加工制造容易；對兩相流體分別采用獨立的分布和液層分割結(jié)構(gòu)，兩者間相互影響小，因此可以在較大相比范圍下操作；采用二級流體分布板，使處理量得到幾何級數(shù)放大，因此處理量大；引入了微細結(jié)構(gòu)，因此傳質(zhì)效率高；對微細結(jié)構(gòu)進行了尺寸優(yōu)化，在滿足高效萃取要求的同時能有效控制壓降、避免阻塞，因此對體系潔凈度要求低。
文檔編號B01D11/04GK101780344SQ20101013335
公開日2010年7月21日 申請日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者呂陽成, 徐建鴻, 邵華偉, 駱廣生 申請人:清華大學