[發(fā)明專利]液-液萃取系統(tǒng)以及用于其使用的工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380067124.5
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN104955538A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發(fā)明（設計）人: J.科克;J.R.赫吉于拉
• 申請（專利權）人: 蘇舍化學技術有限公司
• 主分類號: B01D11/04
• 分類號: B01D11/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄧雪萌;胡斌

背景技術

本發(fā)明涉及液-液萃取系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及用于使用所述系統(tǒng)的工藝和所述系統(tǒng)的用途或工藝，其使用在從有機流移走芳香族化合物中，在處理精煉廠的油類流中，或者在具有不同粘性、相似密度或低界面張力的至少兩種給料流的液-液萃取工藝中。

液-液萃取（其也稱作溶劑萃取和分離）是根據(jù)兩種不同的不混溶液體（通常是水和有機溶劑）中其相對的溶解性來分離化合物的方法。從一種液相中萃取物質(zhì)進入另一種物質(zhì)是萃取，且在例如化學反應之后的分離凈化試驗中來分離和提純產(chǎn)品中或者在多種或工業(yè)工藝中從廢料或副產(chǎn)品流移走有價值的或者危險的成分中是實用的。萃取的物質(zhì)可以本質(zhì)上是無機的（例如金屬）或有機的（例如精細化學物質(zhì)）。因此，液-液萃取具有廣泛的應用，包括精細有機化合物的生產(chǎn)、香料的加工、核的回收、礦石加工、石化產(chǎn)品的生產(chǎn)以及植物油和生物柴油的生產(chǎn)，以及許多其它工業(yè)。一些特定的應用包括芳烴的回收、均相催化劑的回收、青霉素制造、鈾和鈹?shù)幕厥铡櫥洼腿　乃鄰U水中移除苯酚以及從水相流萃取酸。

在通常的工業(yè)應用中，工藝將使用其中溶質(zhì)從水相轉(zhuǎn)移至有機相的萃取步驟。通常，隨后的擦洗階段使用在從有機相移除不期望的溶質(zhì)中，以及然后所希望的溶質(zhì)在汽提階段中從有機相中移走。然后有機相可以被處理來使其準備好用于再次使用，例如，通過沖洗其以移除任何降解產(chǎn)物或其它不期望的污染物。

由于在逆流流動的路徑上方維持緩慢傾斜的微分，逆流液-液萃取工藝在獲得高水平的質(zhì)量傳遞中是尤其有用的。例如，工業(yè)工藝塔通常使用逆流液體萃取系統(tǒng)，其中液體持續(xù)流動逆流地穿過一個或更多個室或者塔。室或塔可具有特別設計的設備安裝在其中，例如用于影響液體的物理性質(zhì)（例如微滴尺寸）的攪拌器和用于阻隔液體的直接流的塔填料。填料還在較輕的上升液體與較重的下降液體之間提供增加的接觸，且更好的接觸意味著更高效率的質(zhì)量傳遞工藝。

液-液工藝塔和其塔通常構造來提供較重的液體從塔的上部部分的下行流和較輕的液體從塔的下部部分的上行流。通常期望來提供供應有效的質(zhì)量傳遞或液-液接觸的設備和方法，使得流體的接觸能夠以通過最小尺寸的給定區(qū)域的最小的壓降來完成。因此，在液-液萃取操作中高效率和低壓降是重要的設計準則。用于液-液接觸的足夠的表面積對于減少或消除存在于較輕的上行液體中的較重液體夾帶是必需的。最通常的，對于塔中的規(guī)整填料陣列而言在其水平面和垂直平面兩者中具有足夠的表面積是必需的，使得部分重的成分被引導向下，且允許較輕的液體來向上以最小的阻力上升穿過填料。通過此類設備，給料的重的和輕的成分分別在塔的底部和頂部處被回收。

逆流液-液萃取塔可以是被動的或靜態(tài)的填料塔。靜態(tài)填料塔通常完全依賴于填料/內(nèi)部構件以及經(jīng)過內(nèi)部構件以產(chǎn)生渦流和液滴的流體流速率。其提供下列優(yōu)點：（1）以大直徑的可用性用于非常高的生產(chǎn)率，（2）沒有運動部件和相關聯(lián)的密封的簡單操作，（3）僅需要控制一個操作界面，以及（4）與混合澄清器設備相比需要相對小的占地面積。但是通常對于獲得水相質(zhì)量傳遞需要高流動。此類的被動塔忍受的限制在于，在液體之間發(fā)生非常少的接觸中會發(fā)生溝流。另一個問題在于，僅第一液相的通常相對少和大的液滴在被動塔中在第二連續(xù)液相中被分散相對短的時間周期。由此與被動的或靜態(tài)的塔相關聯(lián)的是相對低程度的混合，且由此減小質(zhì)量傳遞和階段效率。因此，靜態(tài)萃取塔的應用通常限于那些涉及低粘性（小于約5cP），低至中等界面張力（通常3-20dyn/cm，等于0.003-0.02?N/m），在相之間的低至中等密度差異，以及不超過3-5個平衡階段。

靜態(tài)萃取塔的低質(zhì)量傳遞效率，尤其對于具有中等至高界面張力或密度差異的系統(tǒng)而言，可以通過機械攪拌或者使液-液分散在塔內(nèi)跳動以更好地控制液滴尺寸和群體密度（分散相滯留）來改善。已經(jīng)提出了許多不同類型的機械攪拌萃取塔。更常見的類型包括各種旋轉(zhuǎn)葉輪塔，以及旋轉(zhuǎn)盤接觸器或者脈沖塔，例如往復板式塔。與靜態(tài)萃取塔相反，攪拌萃取塔非常適合于具有中等至高界面張力的系統(tǒng)，且能夠產(chǎn)生中等生產(chǎn)率。

盡管如此，來在攪拌萃取塔中提供正好合適量的混合是重要的。在萃取期間更高的攪拌（更多混合）使質(zhì)量傳遞阻力最小，但是有助于形成小且難以沉淀的液滴或乳狀液，且由此引起工藝中的夾帶現(xiàn)象或“溢流現(xiàn)象”。在設計液-液萃取工藝時，通常目標在于來產(chǎn)生不穩(wěn)定的分散，其在萃取期間提供合理高的界面面積用于良好的質(zhì)量傳遞，且還是容易被打破的以允許在萃取之后的快速的液-液相分離。因此，在攪拌后不利的是隨后需要非常長的沉淀時間以便于分離這些相。