[發明專利]一種高通量連續逆流萃取器

有效

• 申請號: 201610721385.X
• 申請日: 2016-08-24
• 公開（公告）號: CN106139639B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 徐聰
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01D11/04
• 分類號: B01D11/04
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 段俊濤

技術領域

本發明屬于萃取設備技術領域，特別涉及一種高通量連續逆流萃取器。

背景技術

在化工、能源、礦山等工業生產中，常常涉及到分離液體混合物的操作，其中在欲分離的液體混合物(混合液)中加入一種與其不溶或部分相溶的液體溶劑(萃取劑)，形成兩相系統，利用混合液中各組分在兩相中分配差異的性質，易溶組分(溶質)較多地進入溶劑相(萃取相)而實現分離的操作稱為液液萃取。

為提高目標產品的回收效率，工業生產中的液液萃取大都采用逆流操作模式。逆流萃取模式可分為多級逆流萃取和連續逆流萃取。混合澄清槽和離心萃取器是典型的多級逆流萃取設備：每一級萃取設備中的輕重兩相通過并流模式盡可能地達到相平衡，而后通過相分離設備分相后，沿相反方向分別進入該級設備前后兩級萃取設備。因此，在多級萃取流程中，為達到目標收率，需要多級萃取設備和相分離設備，有時為平衡級間壓力，防止級間返混，還需要在各級間額外增設輸送泵或者單向閥等。這些導致多級逆流萃取的設備投資、操作費用、維護成本等大大增加。與此相反，連續逆流萃取設備則沒有這些缺點。脈沖萃取柱等柱式設備是典型的連續逆流萃取設備：輕重兩相從上下兩端分別進入設備，在重力或者離心力等外加力場的作用下，輕重兩相相對逆流流動，此時通過脈沖或者攪拌等使得分散相分散成液滴并湍動，完成兩相間的傳質操作。與多級逆流萃取相比，連續逆流萃取通常在一個設備中就可達到多個理論級效果，但是由于兩相逆流流動，相間相對剪切力等較大，這使得分散相液滴容易被連續相夾帶而導致返混。當兩相通量較大時，液滴較小時，返混更為嚴重并最終導致液泛而無法正常操作。這限制了連續逆流萃取設備在工程中的應用。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種高通量連續逆流萃取器，可在兩相高通量的情況下進行高效的連續逆流萃取而不易返混，具有在兩相高通量的情況下，仍可高效傳質而不易液泛的優點。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種高通量連續逆流萃取器，包括內表面帶有螺旋導流通道的外筒15 和設置在外筒15中的外表面帶螺旋導流通道的旋轉軸1，旋轉軸1和外筒15 間形成混合環隙8，外筒15的上端連接上擴大段4，下端連接下擴大段11。

所述旋轉軸1和外筒15同軸線安裝。

所述旋轉軸1高速旋轉使得混合環隙8內的逆流流動的輕相和重相高效混合傳質，旋轉軸1外表面的螺旋導流通道促使輕相從下擴大段11沿導流通道旋轉上行進入上擴大段4，外筒15內表面的螺旋導流通道促使重相從上擴大段4沿導流通道旋轉下行進入下擴大段11，由此輕相和重相在高效傳質的同時大通量逆流通過混合環隙8而不會液泛。

所述的旋轉軸1的旋轉方向和其外表面螺旋導流通道的螺旋傾斜方向相互配合，使得輕相被其外表面螺旋導流通道推動向上流動。

所述的旋轉軸1旋轉方向和外筒15內表面的螺旋導流通道的螺旋傾斜方向應相互配合，使得重相在重力影響下沿外筒15內表面的螺旋導流通道向下流動。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明由于采用外表面帶有針對輕相的螺旋導流通道的旋轉軸和內表面帶有針對重相的螺旋導流通道的外筒，在旋轉軸高速旋轉時，兩相在混合環隙內高效混合傳質，螺旋導流通道分別促使輕重兩相沿各自的通道逆流流動，從而可以克服高通量下強剪切力導致的容易液泛的缺點。

本發明可廣泛應用于化工、能源和礦山等領域的混合液萃取中。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是本發明的工作原理圖。

圖3是一個實驗中實際使用本發明的連續逆流萃取流程。

1旋轉軸；2上軸承壓緊裝置；3上固定軸承；4上擴大段；5輕相溢流口；6重相分布器；7重相進料口；8混合環隙；9輕相進料管；10輕相分布器；11下擴大段；12下軸承壓緊裝置；13下軸承；14重相排出口； 15外筒；16重相排液泵；17重相進料泵；18輕相進料泵；A重相；C同軸線；D分散相液滴；E萃后輕相；O輕相；R萃后重相；T混合渦流；AS重相螺旋導流通道；OS輕相螺旋導流通道。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。

如圖1所示，一種高通量連續逆流萃取器，包括內表面帶有螺旋導流通道的外筒15和設置在外筒15中的外表面帶螺旋導流通道的旋轉軸1，旋轉軸1和外筒15同軸線C安裝。旋轉軸1和外筒15間形成混合環隙8，外筒 15的上端連接上擴大段4，下端連接下擴大段11。