專利名稱:多塔對流萃取工藝和中分式萃取塔的制作方法
本發(fā)明是化工過程液-液萃取單元工藝中的一種方法和設(shè)備。
液-液萃取是根據(jù)分配定律，將兩種互不相溶的液體充分混合，使溶質(zhì)由被萃液體轉(zhuǎn)入萃取液體，進(jìn)而達(dá)到分離目的的一種化工分離過程。它是憑借一些專門的設(shè)備實現(xiàn)的，一般要有三個步驟1、萃取與被萃取兩種液體充分混合，實現(xiàn)溶質(zhì)的轉(zhuǎn)移。
2、萃余物與萃合物的完全分離。
3、由萃合物中分離出溶質(zhì)，使萃取液再生。
已知塔式萃取工藝，都是單塔逆流的，如填料塔、篩板塔、脈沖塔等，都不能實現(xiàn)多塔串連的連續(xù)對流萃取，致使分離效率受到限制。槽式萃取工藝，如混合-澄清槽等，雖能實行多級串連的對流萃取，但其占地面積大，儲液量多，不安全，有揮發(fā)污染，動力消耗高。
本發(fā)明目的之一，是制造一種輕相分離器在設(shè)備中部的萃取塔，這種中分式萃取塔排出的輕相具有超過本塔液面的爬升能力。
本發(fā)明目的之二，是由多個中分式萃取塔串連組成的萃取工藝，憑借塔間的流體壓差，實現(xiàn)多級串連的連續(xù)對流萃取和反萃取。
多塔對流萃取工藝與現(xiàn)有的工藝相比具有生產(chǎn)能力大，分離效率高、節(jié)能、安全無污染、運(yùn)行穩(wěn)定、便于自控等特點(diǎn)。適用于化工、制藥、冶金、原子能以及環(huán)境保護(hù)、“三廢”治理等方面。
本發(fā)明的內(nèi)容有兩個方面中分式萃取塔和由若干個中分式萃取塔串連組成的連續(xù)對流萃取與反萃取工藝。
1、中分式萃取塔中分式萃取塔的構(gòu)造見圖1。塔可以根據(jù)使用液體的性質(zhì)，用不同材料來制造。它由緩沖器(1)、萃取器(2)、輕相分離器(3)重相分離器(4)組成。在緩沖器上裝有電動機(jī)(5)、通過變向傳動裝置(6)、帶動一個縱軸(7)、軸上按一定間距裝有若干塊篩板(8)、在萃取器中做上下往復(fù)的振動，實行兩相混合。
中分式萃取塔的技術(shù)特征在于輕相分離器是在塔的中部。輕相分離器是由混合液噴射管(9)、水封套管(10)、油封傘帽(11)油分大管(12)所組成。輕相分離器中間貫穿一條上粗下細(xì)的混合液噴射管，其上端和萃取器相接，下端的喉口插入重相分離器的上部。水封套管是一個與混合液噴射管下半部分平行的管子，它的下端連接在重相分離器上，上端浸沒在油封傘帽之中，兩管之間形成一個斜管分離裝置(13)。油封套管如同一個倒置的漏斗，其上端連于混合液噴射管的頂部，下端傘形帽口介于油分大管內(nèi)壁和水封套管外壁中間，這樣水封套管頂端與傘形帽口之間又形成一個液封裝置(14)。輕相分離器里的其余部分是靜止分層裝置(15)，其上部有輕相排出口(16)，下部有重相回流口(17)且與重相分離器連通。
在中分式萃取塔中兩相混合、分離的過程是這樣做為輕相的萃合物靠下一個塔給予的爬升力在本塔萃取器輕相入口處(18)進(jìn)塔，并與做為重相的萃余物靠上一個塔的液位差，亦在本塔萃取器重相入口處(19)進(jìn)塔，它們在振動篩板的外力作用下，混合接觸并同步下降，直到進(jìn)入輕相分離器。在混合液通過噴射管喉口后流速驟減，兩相迅速分離，重相下行，再經(jīng)重相分離器從重相排出口(20)靠靜壓流入下一個萃取塔。輕相則上浮，首先通過斜板分離裝置第二次分出重相，再經(jīng)過防止重相進(jìn)入的液封裝置進(jìn)入靜置分層裝置，繼續(xù)第三次分出重相并由連通管(21)回到重相分離器，輕相則在此獲得超出本塔液面的爬升能力，從而能夠進(jìn)入位置高于本塔的上一個萃取塔?！拜p相向高處流”是中分式萃取塔的特殊性能，是依靠流體壓差實行多塔連續(xù)對流萃取的基礎(chǔ)。
2、多塔對流萃取工藝本工藝包括萃取、反萃取兩部分，它是由若干個中分式萃取塔所組成。
圖2是一個四塔萃取、雙塔反萃的流程。此流程是將四個中分式萃取塔，按照由低到較高的位置安裝并串連起來，做為萃取部分;又將兩個中分式萃取塔，按照由較高到高的位置安裝并串連起來，做為反萃部分;萃取和反萃之間有一個兩相分離器，再把它們?nèi)窟B接起來實行連續(xù)的對流操作。做為輕相的萃取液由高位槽(22)，通過流量計(23)進(jìn)入第一萃取塔(24)，并依次爬升進(jìn)入二塔(25)三塔(26)、四塔(27)、與對流而下的被萃取液進(jìn)行四次混合與分離，以完成萃取過程。攜有溶質(zhì)的萃合物，首先進(jìn)入兩相分離器(28)、分出重相后繼續(xù)爬升再進(jìn)入第一反萃取塔(29)、二塔(30)，同樣地與對流而來的反萃劑進(jìn)行兩次混合與分離，完成反萃過程，萃取液得到再生。再生后的萃取液已爬升到相當(dāng)高度，回到分離循環(huán)槽(31)，可以重新進(jìn)入第一萃取塔，實現(xiàn)自升式的循環(huán)使用。
做為重相的被萃取液，由重相高位槽(32)，經(jīng)過流量計(33)進(jìn)入第四萃取塔，并逐步降低液面高度，依次流經(jīng)三、二、一塔，與對流而上的萃取液混合、分離，完成萃取過程后，連續(xù)地排出系統(tǒng)。
反萃劑則由反萃液高位槽(34)，經(jīng)過流量計(35)首先進(jìn)入第二反萃塔、再流經(jīng)一塔、將萃取液萃得的溶質(zhì)轉(zhuǎn)遞給自己，做為再生液從系統(tǒng)中排出。
多塔對流萃取工藝的流體運(yùn)動是靠壓差連續(xù)進(jìn)行的，兩相是對流的。在給定的設(shè)備條件和工藝參數(shù)下，通過篩板振動頻率的調(diào)節(jié)，控制整套裝置穩(wěn)定運(yùn)行。
本發(fā)明對比現(xiàn)有的萃取工藝及設(shè)備具有下述優(yōu)點(diǎn)1、具有較高的表面負(fù)荷，生產(chǎn)能力大。中分式萃取塔不象脈沖塔那樣存在兩個分離界面，受液泛點(diǎn)的約束生產(chǎn)能力有一定限度。它的萃取過程不分連續(xù)相、分散相，只是簡單的兩相混合，如能滿足接觸傳質(zhì)和分離的時間要求，可以設(shè)計任何尺寸規(guī)格的中分式萃取塔。
2、具有較強(qiáng)的變化適應(yīng)性，分離效率高。中分式萃取塔可以在很寬的相比范圍，較小的比重差，以及較高或較低溫度下進(jìn)行萃取。多塔對流萃取工藝不受設(shè)備條件限制，可以增加串連塔數(shù)來提高分離效果。沈陽化學(xué)工業(yè)污染防治研究中心的試驗研究表明對廢水中的樂果進(jìn)行分離回收，在其它條件完全一樣的情況下，萃取率是隨著中分式萃取塔數(shù)的增加而提高的，如一塔為40、7%、二塔為70、4%、三塔為77、8%、四塔為88、6%。
3、具有較好的設(shè)計放大性，生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。中分式萃取塔按停留時間、總流通量等簡單因素即可進(jìn)行比例放大設(shè)計，其結(jié)構(gòu)簡單，易于制造。多塔對流萃取工藝，控制條件單一，干擾因素少，便于實現(xiàn)自動控制。起動容易，任意開停，系統(tǒng)平衡不易打亂，生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定。
4、具有較大的節(jié)能效果、安全無污染。多塔對流萃取，除被萃取液、反萃劑的提升和萃取、反萃取借助外力外，流體其它的運(yùn)動和分離全靠位能，萃取液能夠自升循環(huán)，如果改進(jìn)萃取器構(gòu)造和振動裝置、將有更好的節(jié)能效果。由于塔式操作密封性好、儲液量少、安全，可以避免揮發(fā)污染。
多塔對流萃取工藝和中分式萃取塔用途比較廣泛，能夠用于從燃燒過的核廢料中提取鈾、釷，這涉及國家機(jī)密。本發(fā)明如能構(gòu)成專利，可以通過試驗不斷擴(kuò)展其應(yīng)用范圍，設(shè)計制造出各種不同規(guī)格的中分式萃取塔及成套裝備，供有關(guān)部門實施應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種塔式液--液萃取工藝，其特征是采用多個中分式萃取塔，憑借塔間流體壓差進(jìn)行多級連續(xù)對流萃取和反萃取。
2.一種專用于權(quán)利要求
1所述工藝的中分式萃取塔，其特征是分出輕相的分離器(3)在塔的中部。
3.一種按照權(quán)利要求
2所述的輕相分離器，其特征在于由混合液噴射管(9)、水封套管(10)、油封傘帽(11)、油分大管(12)所組成的。
專利摘要
多塔對流萃取工藝和中分式萃取塔，是化工過程液-液萃取單元工藝的一種方法和設(shè)備。由于將輕相分離設(shè)置在塔中部，使中分式萃取塔排出的輕相具有一定的爬升能力。由多個中分式萃取塔串連組成的工藝，憑借塔間流體壓差，能夠?qū)嵭卸嗨B續(xù)的對流萃取和反萃取。它與現(xiàn)有工藝相比，具有生產(chǎn)能力大，分離效率高，安全節(jié)能，運(yùn)行穩(wěn)定，便于自控等特點(diǎn)。適用于化工、制藥、冶金、原子能、環(huán)境保護(hù)“三廢”治理等方面。
文檔編號B01D11/04GK85100310SQ85100310
公開日1986年7月2日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者王志仁 申請人:沈陽化學(xué)工業(yè)污染防治研究中心導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan