[發明專利]一種大相比體系梯度分級分離的填料萃取塔及萃取方法

有效

• 申請號: 201210215887.7
• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號: CN102728099A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 黃焜;劉會洲
• 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: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 梁曉霏

技術領域

本發明屬于萃取化工分離技術領域，涉及一種大相比液液兩相連續萃取裝置及萃取方法，具體地，本發明涉及一種大相比體系梯度分級分離的填料萃取塔及萃取方法，特別是涉及一種大相比易乳化體系梯度分級分離的填料萃取塔及其萃取方法。

背景技術

液-液萃取是一種重要的化工分離技術，具有分離效率高、物料適應性強、能耗低、易于操作、可實現大規模連續化生產等優點，在濕法冶金、石油化工、新能源、生物醫藥、環境工程、天然產物提取、新材料制備等領域廣泛應用。隨著生產規模的不斷擴大，分離對象的日趨復雜，對萃取設備也提出了越來越高的要求。

現有的工業萃取裝置可分為三大類：混合澄清萃取槽、萃取塔/柱、離心萃取器。其中，萃取塔按其操作特性又分為脈沖塔、轉盤塔、振動篩板塔、填料塔等。與混合澄清萃取槽相比，萃取塔最大的優點在于物料滯留量小，流動通量大，處理能力高，空間利用率高，占地面積小，且可實現密閉甚至帶壓操作等。但是，萃取塔操作屬于微分接觸式非平衡態傳質，各組分濃度在塔內從上到下連續變化，輕重兩相的分離僅在塔體兩端區完成。由于輕重兩相在塔體內垂直方向上逆流接觸，當流速控制不好時，極易造成液泛或塔體內軸向返混。特別對于兩相密度差較小或界面張力較低的易乳化萃取體系，常常因軸向返混造成傳質還未達到真正平衡或相分離尚未徹底就排出塔外。因此，萃取塔操作的級效率較低，不適用于兩相相比或流比差異較大的工藝條件。工業上一般通過盡量增加萃取塔的高度來解決軸向返混問題。為了強化傳質，采用萃取塔外界輸入能量時，如用機械攪拌、振動、鼓泡或脈沖等以強化湍流，雖有粉碎液滴和強化傳質的作用，但是若攪拌過度，會使返混加劇。軸向返混對萃取塔的操作性能帶來不利影響，不僅降低了傳質推動力，而且降低了萃取塔的處理能力。據估計，對于一些大型的工業萃取塔，大約有60-75%的高度是用來補償軸向混合的。另外，軸向返混也是小型萃取塔放大到工業萃取塔時傳質效率急劇下降的主要原因。

填料萃取塔是石油煉制、化學工業和環境保護等工業部門廣泛應用的一種萃取設備，由于塔內無運動部件，具有結構簡單，便于制造和安裝等優點。相比攪拌萃取塔而言，填料塔內的填料可降低連續相嚴重的對流或軸向返混并提供表面積來促進分散相的破碎和聚合。近年來，填料萃取塔技術得到了迅速發展，涌現出不少高效填料與新型塔內件。特別是新型高效規整填料的不斷開發與應用，沖擊了以往工業萃取塔大多以攪拌萃取塔為主的局面，且大有取而代之的趨勢。但是，通常的填料塔在使用過程中最大的問題在于兩相傳質效率低，處理能力小，且塔的高度相對較高。

Scheibel萃取塔是工業上得到廣泛應用的帶機械攪拌的填料萃取塔。與通常的填料萃取塔相比，Scheibel萃取塔的最大優點在于顯著改善了萃取傳質效率，提高了處理能力。在Scheibel萃取塔內，沿塔體軸向方向交替安裝有渦輪攪拌器和金屬絲網填料層。操作時，逆流的輕重兩相在裝有攪拌器的混合區充分接觸，然后在裝有金屬絲網填料層的澄清區分相。混合區和澄清區的相對高度可以變化，以適應不同的處理工藝要求。但是，Scheibel萃取塔內填料的高度是影響塔操作級效率的關鍵因素。當混合的兩相要求劇烈的攪拌時，為有效抑制軸向返混，往往需要提供較大的填料層高度和密度。

中國專利CN?101693151A提出一種帶篩板的Scheibel萃取塔。篩板的限流作用可有效限制塔內軸向返混，同時可降低填料層的高度。但是，該裝置對于易乳化萃取體系并不適用。當輕重兩相相比或流比差異較大時，金屬絲網填料往往起不到快速澄清和兩相分離的作用。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種填料萃取塔，具體地，本發明的目的之一在于提供一種大相比液液兩相連續填料萃取塔，更具體地，本發明的目的之一在于提供一種大相比體系梯度分級分離的填料萃取塔，進一步具體地，本發明涉及一種大相比易乳化體系梯度分級分離的填料萃取塔，以克服現有填料萃取塔的不足。

本發明所述的大相比是指，輕重兩相逆流傳質時，兩相體積比范圍為輕：重=1:100~100:1，特別優選為1:50~50:1。

為了達到上述目的，本發明采用了如下技術方案：

所述大相比易乳化體系梯度分級分離的填料萃取塔，所述萃取塔包括塔體，由依次連接的上段筒體17、中間段筒體18及下段筒體19組成，貫穿整個塔體設有攪拌軸3，所述萃取塔具體結構如下所示：