[發明專利]三相溶劑氣助萃取分段進氣可控返混連續萃取裝置

有效

• 申請號: 201010164868.7
• 申請日: 2010-04-30
• 公開（公告）號: CN102233199A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 劉會洲;于品華;黃昆;趙君梅
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01D11/04
• 分類號: B01D11/04
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;高宇

技術領域

本發明屬于溶劑萃取領域，特別涉及一種三相溶劑氣助萃取分段進氣可控返混連續萃取設備。

背景技術

液液萃取技術是以比較傳統的分離技術，廣泛地應用在石油化工、冶金環保、制藥及生化工程領域。然而，隨著工業技術的進步，分離技術要求越來越高，具體表現為分離物系越來越復雜，分離目標組分性質越來越相近，待分離組分含量越來越少。分離技術高標準的要求促進了萃取分離技術進步。近年來，一些新的萃取技術不斷涌現如膠團和反膠團萃取、雙水相萃取、膜萃取、濁點萃取及液-液-液三相萃取技術等。在這些萃取技術中，包含一個有機相和一個雙水相的液-液-液三相萃取技術是近年來提出和發展起來的，該技術應用到了青霉素發酵液、多組分模擬廢水、天然有效成分的提取等領域，取得了較好的分離效果。然而，現有的三相萃取設備如液-液-液三相臥式提升攪拌萃取裝置(CN02121210.4)和液-液-液三相萃取振動篩板塔(CN02106742.2)都涉及到有機相和鹽水相及聚合物相的混合問題，有機溶劑在富集溶質的同時部分溶解在聚合物相和鹽水相中，造成有機萃取劑溶解損失和鹽水相二次污染。

氣助溶劑萃取技術是利用氣泡表面吸附、氣泡液膜夾帶和氣相溶解等作用，把水相中的疏水有機物或者離子型物質傳遞到上層補集劑中；氣助溶劑萃取技術是從傳質模式上改變了萃取過程的操作方式，最大限度地減少了有機溶劑在水相中的溶解；為了充分利用氣助溶劑萃取的優點，把液-液-液三相萃取技術和氣助溶劑萃取技術結合起來，近期提出了氣助三相萃取的概念，并將之應用到多組分廢水體系中，取得了較好的分離效果。

一方面，傳統的氣助溶劑萃取操作中，往往只具有一個氣體分布器，且位于整個氣浮柱的底部，當開始進行氣浮時，首先要克服氣浮柱內液體的靜壓，如10m高的水柱其底部表壓約為一個大氣壓，進氣系統壓力必須高于此壓力才能使氣體分布器正常布氣；根據氣體狀態方程PV＝nRT，當環境溫度一定時，一定量氣體其壓力和體積成反比，如10m高的水柱，在氣浮柱底部通入1m³氣體，這些氣體運動到氣浮柱頂部體積就會膨脹為2m³，且氣泡在運動過程中氣泡的體積是邊上升邊膨脹；另一方面，在氣助三相萃取過程中，中間相因為是聚合物相，粘度大，分散性不好，而且有機溶劑和聚合物相之間密度差較大；因此，有機溶劑相和聚合物相之間的傳質速率往往成為整個氣助三相萃取過程中的控制因素。如何強化有機相和聚合物相之間的傳質速率已經成為氣助三相萃取技術推向工業應用的瓶頸問題。

基于以上兩個方面的考慮，同時又保留氣助三相萃取的優勢，需要開發一種新型的液-液-液氣助三相萃取設備。本發明開發的三相溶劑氣助萃取分段進氣可控返混連續設備是針對上述問題而開發出的新型的三相傳質設備，不僅能夠實現連續化生產，保證在高氣速下三相體系的穩定性，而且在分段鼓氣的情況下節省氣體用量，同時完全混合型的上中相氣助傳質模式的設計巧妙地解決了聚合物相與有機溶劑相之間傳質慢的問題。因此，可以考慮采用多段鼓氣的方法，一方面在氣浮柱底部鼓氣，一方面在氣浮柱中間的相界面處鼓氣，這樣通過調節氣體流量可以在達到同樣傳質效果的情況下節省氣體用量。為此，開發出一種多段鼓氣氣助三相萃取設備從經濟上考慮是合理的。

發明內容

本發明目的在于提供一種三相溶劑氣助萃取分段進氣可控返混連續萃取設備，其涉及三種不同密度的液相及一種氣體的傳質過程，集成了液-液-液三相萃取和氣助溶劑萃取的優點，同時克服了在高氣速下操作三相不穩定及上中相傳質慢的問題，可實現高氣速下連續萃取過程。特別適用于多組分復雜體系中多目標組分的富集與分離，如生物發酵體系、多金屬體系、多組分廢水體系及天然產物萃取體系等。

為實現以上目的，本發明的技術方案如下：

本發明提供的三相溶劑氣助萃取分段進氣可控返混連續萃取裝置，其特征在于，其由下相氣助傳質組件、上中相完全混合組件和上中相澄清組件組成；

所述下相氣助傳質組件包括：

一管狀氣浮柱11；所述管狀氣浮柱11底部裝有第一氣體分布器12，所述第一氣體分布器12底端與第一氣體進口管13相連通；位于所述第一氣體分布器12上方的管狀氣浮柱11上部管壁上和下部管壁上分別設有鹽水相進口管15和鹽水相出口管14；所述管狀氣浮柱11的另一側管壁上自上而下分別開有第一取樣孔3、第二取樣孔4和第三取樣孔5；

所述上中相完全混合組件包括：