CN104587704B - 一种带有竖直混合挡板的环隙式离心萃取器 - Google Patents
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Abstract
一种带有竖直混合挡板的环隙式离心萃取器，属于化工机械设备领域。本发明环隙式离心萃取器是在目前的环隙式离心萃取器结构的基础上，在外壳下段的内壁上均匀设置至少两块的竖直混合挡板，该竖直混合挡板的下端部与壳底连接，上端部与轻相收集环的下部连接。竖直混合挡板的尺寸和数量随转筒直径的增大而增大。本发明强化了环隙内两相液体的混合强度，有效提高了传质级效率。具有结构简单、成本低、容易加工制造和适用范围广等特点，大大提高了目前的环隙式离心萃取器的应用水平，从而推进了环隙式离心萃取器在各工业领域中的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种环隙式离心萃取器，属于化工机械设备领域。
背景技术
环隙式离心萃取器是依靠强大离心力实现两相混合液分相的，是一种高效的液-液萃取设备，已成功应用于石油化工、材料制备、生物化工、制药工程、废水处理、湿法冶金和核化工等领域。
目前已有的环隙式离心萃取器主要包含固定叶片2，外壳4，转筒5，轻相进口管7，重相进口管8，轻相收集环9，轻相出口管10，重相垂直通道11，重相出口管12，重相收集环13，轻相水平通道14，轻相堰15，重相堰16，主轴17，轴承18，联轴器19，电机20，其中，轻相进口管7和重相进口管8与外壳4的内腔相通，轻相出口管10与轻相收集环9相通，重相出口管12与重相收集环13相通(参见图1)。转筒与外壳之间的空间称为环隙6，这是两相液体进行混合传质的区域。当密度不同、互不相溶的两相液体分别从轻相进口管7和重相进口管8进入环隙式离心萃取器的环隙6后，依靠高速旋转的转筒5的带动以及液层间的摩擦，在环隙6内实现剧烈而均匀的混合，萃取传质过程由此发生。当高速旋转的混合液向下流动碰到固定叶片2后，从转筒5底部的混合相口3进入转筒5。混合液在强大离心力的作用下进行分相，重相被甩到转筒外缘，聚集到转筒壁处，通过靠近转筒壁的重相垂直通道11经重相堰16流入重相收集环13，从重相出口管12流出。而轻相则被挤向转筒内侧，经轻相堰16和轻相水平通道14流入轻相收集环9，从轻相出口管10流出，流出的两相液体可进入各自的贮槽，也可流入到相邻的环隙式离心萃取器以完成多级萃取过程。
环隙式离心萃取器的传质级效率与环隙6内两相液体混合强度相关，混合强度越大，传质级效率越高。最近的实验研究和CFD模拟研究发现，离心萃取器环隙内两相液体混合液在下部存在富水相区，而在上部存在富有机相区，导致两相液体混合不很充分，因此，需要找到一种强化两相液体混合的方案，以提高传质级效率。
发明内容
本发明的目的是提供的一种带有竖直混合挡板的环隙式离心萃取器，旨在强化环隙内两相液体的混合，进一步提高传质级效率。
本发明的技术方案如下：
一种带有竖直混合挡板的环隙式离心萃取器，含有固定叶片、外壳、转筒、轻相进口管、重相进口管、轻相收集环、轻相出口管、重相垂直通道、重相出口管、重相收集环、轻相通道、轻相堰、重相堰、主轴、轴承、联轴器和电机，其中，所述的轻相进口管和重相进口管与外壳的内腔相通，轻相出口管与轻相收集环相通，重相出口管与重相收集环相通，其特征在于：在外壳下段的内壁上设置至少两块均匀布置的竖直混合挡板，该竖直混合挡板的下端与壳体内底部连接，上端与轻相收集环的下部连接。
本发明的技术特征还在于：所述竖直混合挡板在径向方向的尺寸为1-10mm，在周向方向的尺寸为1-4mm。
上述技术方案中，所述竖直混合挡板的数量优选为2～8块；所述转筒的直径优选为10-800mm。
本发明提供的一种带有竖直混合挡板的环隙式离心萃取器与目前的环隙式离心萃取器相比，具有以下优点及突出性的技术效果：①强化了环隙内两相液体的混合强度，有效提高了传质级效率。②结构简单，成本低，容易加工制造。③适用范围广，大大提高了目前的环隙式离心萃取器的应用水平，从而推进了环隙式离心萃取器在各工业领域中的应用。
附图说明
图1是目前已有的环隙式离心萃取器的结构示意图。
图2是本发明提供的带有竖直混合挡板的环隙式离心萃取器实施例的结构示意图。
图3是图2所示的环隙式离心萃取器的下壳体沿A-A方向的剖面示意图。
图中：1-壳底；2-固定叶片；3-转筒混合相入口；4-外壳；5-转筒；6-环隙；7-轻相进口管；8-重相进口管；9-轻相收集环；10-轻相出口管；11-重相垂直通道；12-重相出口管；13-重相收集环；14-轻相水平通道；15-轻相堰；16-重相堰；17-主轴；18-轴承；19-联轴器；20-电机；21-竖直混合挡板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的结构、原理和具体实施方式作进一步的说明。
本发明是在如图1所示的目前已有的环隙式离心萃取器的基础上，在其外壳下段的内壁上均匀设置了多块竖直混合挡板21，其竖直混合挡板21的下端部与壳底1连接，上端部与轻相收集环的下部连接；该竖直混合挡板的数量优选为2～8块，每块竖直混合挡板在径向方向的尺寸为1-10mm，在周向方向的尺寸为1-4mm(如图2、图3所示)。
本发明的技术方案一般适用于转筒直径为10-800mm的环隙式离心萃取器。对于转筒直径为10-30mm的环隙式离心萃取器，在加工壳体时，可通过线切割的加工方式加工制造出竖直混合挡板；对于转筒直径为30-800mm的环隙式离心萃取器，可分别加工出壳体和竖直混合挡板，再通过焊接的加工方式把竖直混合挡板牢固焊接在外壳4下段的内壁上；竖直混合挡板21的尺寸和数量随转筒直径的增大而增大；竖直混合挡板的材质应与壳体的材质一致。
实施例1
采用目前已有的转筒直径为10mm的环隙式离心萃取器，该环隙式离心萃取器主要包含固定叶片2、外壳4、转筒5、轻相进口管7、重相进口管8、轻相收集环9、轻相出口管10、重相垂直通道11、重相出口管12、重相收集环13、轻相水平通道14、轻相堰15、重相堰16、主轴17、轴承18、联轴器19和电机20，其中，其外壳下段内壁为光滑的壁面；本发明采用转筒直径为10mm的环隙式离心萃取器，除了包含上述结构外，通过线切割加工制造方式，在外壳下段的内壁上均匀设置了4块竖直混合挡板21，其径向方向的尺寸为1mm，在周向方向的尺寸为1mm(即径向厚度为1mm，周向宽度为1mm)，高度为壳体内底至轻相收集环底部；采用30％TRPO/煤油-含Fe的HNO3溶液体系进行传质实验，其中，Fe的浓度为14.2g/L，HNO3浓度为1.0mol/L，当有机相和水相的流量均为100mL/h，转速为4500r/min时，对于目前的转筒直径为10mm的环隙式离心萃取器，Fe的传质级效率为8.48％，而对于新型的转筒直径为10mm的环隙式离心萃取器，同样条件下，Fe的传质级效率为12.37％，可见传质级效率有显著的提高。
实施例2
目前已有的转筒直径为70mm的环隙式离心萃取器，主要包含固定叶片2、外壳4、转筒5、轻相进口管7、重相进口管8、轻相收集环9、轻相出口管10、重相垂直通道11、重相出口管12、重相收集环13、轻相水平通道14、轻相堰15、重相堰16、主轴17、轴承18、联轴器19和电机20，其中，其外壳下段内壁为光滑的壁面；新型的转筒直径为70mm的环隙式离心萃取器除了包含上述结构外，通过焊接加工制造方式，在外壳4下段内壁上均匀分布设置了6块竖直混合挡板21，其径向方向的尺寸为4mm，在周向方向的尺寸为2mm(即径向厚度为4mm，周向宽度为2mm)，高度为壳体内底至轻相收集环底部；采用30％TRPO/煤油-含Nd的HNO3体系进行传质实验，其中，Nd的浓度为0.54g/L，HNO3浓度为1.0mol/L，当有机相和水相的流量均为50L/h，转速为2000r/min时，对于目前的转筒直径为70mm的环隙式离心萃取器，Nd的传质级效率为95.15％，而对于新型的转筒直径为70mm的环隙式离心萃取器，同样条件下，Nd的传质级效率为99.75％，传质级效率有显著提高。
Claims (2)
1.一种带有竖直混合挡板的环隙式离心萃取器，含有固定叶片(2)、外壳(4)、转筒(5)、轻相进口管(7)、重相进口管(8)、轻相收集环(9)、轻相出口管(10)、重相垂直通道(11)、重相出口管(12)、重相收集环(13)、轻相通道(14)、轻相堰(15)、重相堰(16)、主轴(17)、轴承(18)、联轴器(19)和电机(20)，其中，所述的轻相进口管(7)和重相进口管(8)与外壳(4)的内腔相通，轻相出口管(10)与轻相收集环(9)相通，重相出口管(12)与重相收集环(13)相通，其特征在于：在外壳(4)下段的内壁上设置至少两块均匀布置的竖直混合挡板(21)，该竖直混合挡板的下端部与壳底(1)连接，上端部与轻相收集环的下部连接；所述竖直混合挡板的数量为2～8块，竖直混合挡板在径向方向的尺寸为1～10mm，在周向方向的尺寸为1～4mm。
2.按照权利要求1所述的一种带有竖直混合挡板的环隙式离心萃取器，其特征在于：所述转筒的直径为10-800mm。
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