一种塔式萃取设备及塔萃取工艺方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种塔式萃取设备及塔萃取工艺方法和应用。所述塔萃取工艺方法是：根据所选用的萃取体系，确定有机相或水相进入塔内是作为连续相还是分散相；在进入塔内的有机相为连续相，水相为分散相时，塔内的两相分散接触材料选自亲油材料；在进入塔内的水相为连续相，有机相为分散相时，塔内的两相分散接触材料选自亲水材料。本发明专利技术的工艺方法中，根据萃取过程中连续相的性质，采用与连续相亲和性好的材料作为两相分散接触材料，使得连续相优先浸润两相分散接触材料，分散相就不会在两相分散接触材料处凝并聚集。这样，塔内分散相的滞留量就会相应降低，两相逆流的阻力减小，液泛速度增大，从而塔的通量也增大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工分离中的萃取
，具体涉及一种塔式萃取设备及塔萃取工艺方法和应用。
技术介绍
工业中较广泛的运用溶剂萃取法分离出所需要的物质。溶剂萃取法的原理是由萃取剂、稀释剂、溶剂混合均匀作为有机相，将有机相和水相相互混合，水相中要分离出的物质进入有机相后，再通过水相和有机相的两相密度差而分离开。由于可以根据分离对象和要求而选择合适的萃取剂和萃取设备，因此，溶剂萃取取法具有可操作性强、选择性高、分离效果明显、易于实现规模化生产、成本可控、操作简单方便等优点。正因为溶剂萃取法的这些诸多优点，使溶剂萃取技术在众多领域得以发展和应用，特别是在冶金领域，同时，越来越多的液液萃取设备也相继被开发出来，常用的液液萃取设备有混合澄清槽、离心萃取器、塔式萃取器和膜萃取器，其中塔式萃取设备根据其结构功能不同，又分为填料塔、筛板塔、脉冲塔等。这几种常用的液液萃取设备各有其优缺点。混合澄清槽是最早使用且目前仍被广泛应用的溶剂萃取设备。该装置具有结构简单，操作可靠，流比范围大，处理量大，级效率高，能耗低，放大简单，适应性强等优点。混合澄清槽设备是一种逐级接触式萃取设备，在每一级设备内互不相溶的两种液相都会进行搅拌混合和澄清分相两个过程，从而实现目标溶质在不同液相间的传质与分离。因此，混合澄清槽设备主要由混合室和澄清室组成，在混合室中，通过搅拌装置实现原料液和萃取剂的充分混合，通过充分搅拌，使其中一相破碎成液滴形式而分散于另一相中，以增加两相的接触面积，从而提高传质速率。经过充分混合的两相混合体系在混合室内达到平衡后进入澄清室，通过两相的密度差而实现两相分离。但是，由于工业化生产过程中处理量较大，混合澄清槽需要平行放大放置，因此占地面积较大，混合澄清槽中的物料存留量较大，且对于某些体系，混合破碎速率和凝并速率差异大，每级均需要设置搅拌装置和物料输送泵，增加了设备成本和控制难度等缺点。离心萃取器是利用离心力实现液液两相萃取和分离的高效萃取设备。该设备可以实现液液两相混合传质、反应、萃取、洗涤、分离等多种功能。离心萃取器与传统的箱式和塔式萃取设备相比，级存留时间短、分相迅速、流比范围宽；通过调换堰板和变频调速可满足不同密度、不同粘度的液体物料，因此适应性强；离心萃取器相平衡建立快，易于实现单级或多级串联逆流或错流洗涤和萃取，因此萃取效率高；且离心萃取机机内容积小，溶剂存留量小，萃取剂或洗涤剂耗用最小，因此节省投资费用和溶剂的回收再生费用。但是，离心萃取器存在设备结构复杂、加工要求精度高、制造成本昂贵、维修不方便等缺点。塔式萃取器是垂直安装的萃取设备，多为圆柱形。轻相自塔底进入，由塔顶溢出，重相自塔顶加入，由塔底流出，两者在塔内做逆向流动，其中一相为分散相，另一相为连续相，分散相以滴状分散在连续相中，以增大接触面积，有利于传质。塔的中部是工作段，上下两端为分离段，分别用于分散相液滴的凝聚分相以及连续相夹带的微细液滴的沉降分离。按照产生分散相的方法不同，萃取塔可以分为3中类型：无动力、塔自身具有动力、工作液体具有动能。填料塔是无动力型萃取塔，这种塔在塔体内外没有外加动力，液体依靠自身的能量和填料的相互作用而分散和混合。填充塔由塔体、填料、填料的压板和支撑板、液体分布器等组成。填料时填料塔的基本够件，单位体积填料层所具有的表面积，即表面积应尽可能大，以提高分散液体的能力；孔隙率，即填料层内空隙所占的体积应该比较大，能够促进液滴的多次凝聚和分散，使传质表面不断更新，增强液滴湍流，并减少两相轴向返混。喷淋塔和和筛板塔也可归于这个类型。填料塔操作范围小，对液体负荷的变化特别敏感。当液体负荷较小时，填料表面不能很好地润湿，传质效果急剧下降，当液体负荷过大时，容易产生液泛，且不易处理含固体悬浮物的物料，填料塔适用于易起泡物系和腐蚀性物系。脉冲塔也称为脉动塔，它是为了避免制作机械装置的困难，采用向塔内输入能量，以强化液体的分散。脉冲塔在工作段中装置多组筛板或填料。装置筛板的称为脉冲筛板塔，填装填料的称为脉冲填料塔。由脉动装置产生的脉动液流，通过管道引入塔底，使全塔液体做往复运动，脉动液流在筛板或填料间的高速往复运动产生涡流，促使液滴破碎。常常通过气体变压或者采用脉冲泵等机械装置来发生脉动。脉冲萃取塔虽然易于控制，效率高的特点，但是通量低，且耗能较大。转盘塔和振动筛板塔属于自身具有动力的萃取塔。为了强化液体的分散，提高传质效率，需要向塔内的液体输入动力。主要方法有两种，一种是使塔板旋转，即转盘塔，另一种是使塔板上下振动，即振动筛板塔。在转盘塔的工作段中，等距离沿注壁安装许多组环板，把工作段分隔成一系列小室。每个室中心有一个旋转的圆盘，所有的圆盘安装在位于塔中心的主轴上，由塔外的机械装置带动旋转。转盘塔具有结构简单、通量大、造价低、操作维修方便等优点，但由于转速的影响易导致轴向混合严重和液泛。振动筛板塔结构类似于转盘塔，柱壁也安装许多组环板，中间的筛板也通过一个主轴连成串，但是由装于塔顶上方的机械装置带动，在垂直方向做往复运动，搅动液流。对于振动筛板塔，塔板的结构尺寸，开孔率，塔板的润湿性等因素会影响液滴尺寸的大小，分散相的滞留量大小，进而影响传质效率。因此，振动筛板萃取塔具有可操作性强，通量大且效率较高，结构简单，容易放大，维修及操作费用较低，占地面积少，动力消耗低，易于密闭操作等优点。但是目前对此种萃取设备的研究尚不完备，且针对不同的体系，采用不同材料的塔板对萃取效率和塔通量都有较大的影响。目前，使用较为常见的材料为不锈钢，它的润湿性能一般，对分散相的分散效果不好。通常对不锈钢塔板的处理方法大致有：高锰酸钾法、碱液空气氧化法、热空气氧化法等，但是对金属的表面处理会由于金属表面的缺陷和应力腐蚀裂纹，而使处理后的金属表面出现局部腐蚀。在工业生产中，塔通量较低一直是扩大规模化生产和降低成本的一大难题，然而塔通量不仅和塔板结构有关，塔板材料也是影响塔通量的另一重要因素。因此，塔板材料对振动筛板塔的设计至关重要，选择合适的塔板材料，可以较大程度的提高塔的通量。CN10263179A专利公开了一种在塔板出口处安装导流挡板，导流挡板和降液管平行安装的筛板萃取塔。该专利技术的萃取塔，连续相液体能够均匀流经整个塔内，塔板间回流区基本消失，流场分布均匀，流动结构接近理想的柱塞流模型，塔内空间有效利用率显著提高，从而提高了两相传质系数。但是，<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种塔式萃取设备，该设备包括塔体、两相分散接触材料、主轴和振动电机，所述主轴贯穿所述塔体空腔的上下两端，所述振动电机与主轴相连，带动主轴运动，其特征在于：所述两相分散接触材料根据萃取过程中的连续相的性质进行选取；当连续相为有机相、分散相为水相时，所述两相分散接触材料选取亲油材料；当连续相为水相、分散相为有机相时，所述两相分散接触材料选取亲水材料。

【技术特征摘要】
1.一种塔式萃取设备，该设备包括塔体、两相分散接触材料、主轴和振
动电机，所述主轴贯穿所述塔体空腔的上下两端，所述振动电机与主轴相连，
带动主轴运动，其特征在于：所述两相分散接触材料根据萃取过程中的连续
相的性质进行选取；当连续相为有机相、分散相为水相时，所述两相分散接
触材料选取亲油材料；当连续相为水相、分散相为有机相时，所述两相分散
接触材料选取亲水材料。
2.如权利要求1所述的一种塔式萃取设备，其特征在于：当连续相为有
机相、分散相为水相时，所述两相分散接触材料选自聚丙烯、聚四氟乙烯、
聚氯乙烯、聚氯乙烯树脂；当连续相为水相、分散相为有机相时，所述两相
分散接触材料选自乙烯乙烯醇共聚物、聚酰胺类树脂、聚乙烯吡咯烷酮。
3.如权利要求1所述的一种塔式萃取设备，其特征在于：所述两相分散
接触材料为塔式萃取设备中的塔板和/或填料。
4.一种塔萃取工艺方法，该方法包括如下步骤：
步骤1，根据待萃取的离子体系，确定有机相或水相进入塔内是作为连续
相还是分散相；
步骤2，在进入塔内的有机相为连续相，水相为分散相时，塔内的两相分
散接触材料选自亲油材料；在进入塔内的水相为连续相，有机相为...

【专利技术属性】
技术研发人员：何涛，张冉，宋健峰，邢利欣，殷勇，王周为，赵宝龙，李雪梅，田苗苗，刘仁啸，陈颖，肖婷婷，窦鹏佳，金桐辉，黄涛，
申请(专利权)人：上海颐润科技有限公司，何涛，
类型：发明
国别省市：上海;31