CN101396618B - 产品回流的萃取塔 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种产品回流的萃取塔，分散相与连续相逆流接触发生传质，萃取产品从塔顶或塔底排出，萃取相从塔底或塔顶排出；产品排出后，分为两条支路，其一为产品支路，流向产品后处理工段，其二为回流支路，流向油相原料进口管路，与油相原料液混合均匀后一起重新进入塔内。回流支路的流量通过阀门控制，并随原料液流量的变化而变化，保持二者的流量之和为定值。通过引入萃取产品回流支路，在不同的分散相进料流量下，进入塔内的分散相流速稳定且处于其效率最高点，从而保证塔内分散相流速一定，大大减轻传统工艺流程由于原料液流量的变化带来的操作不稳定、萃取效率低等缺点，同时降低了分散相初始浓度，进一步提高萃取产品纯度。
Description
技术领域
本发明涉及一种产品回流以提高操作稳定性的萃取塔，属于用于化工萃取单元操作过程萃取塔的改进，特别是涉及产品回流的萃取塔。
技术背景
液液萃取是目前工业上广泛应用于石化、制药、冶金等行业重要的操作环节。传统的工业液液萃取塔大致如图1所示，由于受市场条件以及原料供应等因素的影响，设备的运行往往不是在最优操作点，而实验发现，对于一般萃取塔，设备的分离效率随液液两相的流速变化而变化，当分散相流速提高时，设备的分离效率提高，图2给出了在一定的连续相流速下，采用填料塔的油水两相萃取过程中传质单元高度随分散相流速的变化曲线，可以看出当分散相流速为0.630cm/s时，传质单元高度为0.84m，当分散相流速降为0.315cm/s时，传质单元高度为1.64m。在实际工程设计中，往往以正常操作条件下的传质单元高度进行设计，因此当原料供应不足时，常常是设备分离效率亦非常降低，使得萃取过程的产品纯度达不到要求，操作稳定性较差。因此，如何在操作条件如液液两相流率经常变化的情况下，通过改进萃取塔结构，从而提高产品纯度及操作稳定性是一个重要的研究方向。
发明内容
为了克服传统液液萃取塔由于操作条件变化而导致的产品纯度不高，操作稳定性较差等缺点，本发明提供了一种产品回流以提高操作稳定性的萃取塔，该萃取塔在与传统萃取塔一样的操作条件下，通过增加回流流股以调节萃取塔中分散相的流速，使萃取塔内分散相流速保持稳定并始终在效率较高点操作，从而提高产品纯度及操作稳定性。
本发明是通过下述技术方案得以实现的：
本发明的产品回流的萃取塔，分散相与连续相逆流接触发生传质，萃取产品从塔顶或塔底排出，萃取相从塔底或塔顶排出；其特征是产品排出后，分为两条支路，其一为产品支路，流向产品后处理工段，其二为回流支路，流向油相原料进口管路，与油相原料液混合均匀后一起重新进入塔内。
所述的回流支路的流量通过阀门控制，并随原料液流量的变化而变化，保持二者的流量之和为定值。
上述回流支路的流量通过阀门控制，并随原料液流量的变化而变化，保持二者的流量之和为定值，从而塔内分散相流速为定值，并且使该分散相流速能够保证萃取塔的操作位于效率较高点。由于效率较高点对应的分散相流速随萃取物系和操作条件的不同而不同，因此回流支路的流量与原料液的流量之和也随之而变。
本发明的优点在于：采用该产品回流以提高操作稳定性的萃取塔，通过引入萃取产品回流支路，在不同的分散相进料流量下，进入塔内的分散相流速稳定且处于其效率最高点，从而保证塔内分散相流速一定，大大减轻传统工艺流程由于原料液流量的变化带来的操作不稳定、萃取效率低等缺点；另外，引入回流流股后，降低了分散相初始浓度，可进一步提高萃取产品纯度。
附图说明
图1：传统液液萃取塔；
图2：规整填料萃取塔中，当连续相流速为0.786cm/s时，表观传质单元高度随分散相流速的变化规律；
图3：本发明中用于提高萃取过程操作稳定性的萃取塔。
具体实施方式
为了对本发明作进一步的详细说明，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明：
现以油相为分散相，水相为连续相，待萃取物为油相为例，采用塔直径为150mm、填料段高度1200mm的填料萃取塔，对本发明加以详细说明，如图3所示，塔体从塔顶到塔底依次为：澄清段，内设轻相出口2；重相入口3；萃取段1，内设若干块规整填料；沉降段，内设轻相分布器4和放液口5，分布器采用碰淋头式压力型，放液口位于塔底。轻相进口管路通过磁力驱动离心泵与油相储罐相连，重相进口管路直接与自来水管相连。
本发明提出的一种产品回流以提高操作稳定性的萃取塔，如果待分离物为油相，则萃取产品从塔顶排出，萃取相从塔底排出；如果待分离物为水相，则萃取产品从塔底排出，萃取相从塔顶排出。
我们对传统萃取塔和改进的萃取塔分别进行了萃取实验，实验均采用水萃取煤油(含30％磷酸三丁酯)中的醋酸。传统萃取塔过程如下：在常温下将自来水通过进口管路11从规整填料萃取塔塔顶由水相分布器3打入塔内，并使水相液面略低于轻相出口，然后用油泵将油相从油相储罐通过管路9，并通过油相分布器4打入塔内，水相和油相在塔内逆向流动，在萃取段进行两相传质，其中水相为连续相，油相为分散相。油相液滴在塔顶部澄清段聚集并通过油相收集器2、出口管路10排出。醋酸通过蠕动泵打入煤油-醋酸混合器，混合器中装有填料，可以使排出的煤油与补充的醋酸混合均匀，并通过管路打循环，使二者更加均匀的混合。水相经由塔底部沉降段从出口5排出。通过分析油水两相的进出口浓度定量计算萃取效率。
改进的萃取塔在传统萃取塔的基础上，当油相从出口管路10排出后，分为两个支路，一个支路为油相产品7，流入油相储罐，另一个支路为回流支路6，通过阀门8控制回流流量，并与进口油相管路9混合后进入塔内。
实验发现，把水相流量控制在0.3m3/h，采用传统萃取塔，当油相原料进口浓度为0.153mol/L，流量为0.2m3/h时，油相出口浓度降低为0.037mol/L；进口浓度不变，流量变为0.4m3/h时，油相出口浓度降低为0.060mol/L；当采用改进的工艺流程，进口原料液进口原料液浓度0.153mol/L，流量为0.2m3/h，塔顶回流0.2m3/h，则进塔浓度变为0.09mol/L，出口浓度降低为0.030mol/L。可以看出，在相同的操作条件下，采用产品回流以提高操作稳定性的萃取塔可以获得较传统的萃取塔更高的传质效率，并且发现进口原料液浓度及流量变化时，操作及产品纯度稳定性也大大提高。
Claims (1)
1.一种产品回流的萃取塔，分散相与连续相逆流接触发生传质，萃取产品从塔顶或塔底排出，萃取相从塔底或塔顶排出；其特征是产品排出后，分为两条支路，其一为产品支路，流向产品后处理工段，其二为回流支路，流向油相原料进口管路，与油相原料液混合均匀后一起重新进入塔内，所述的回流支路的流量通过阀门控制，并随原料液流量的变化而变化，保持二者的流量之和为定值。
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