CN105498284B - 一种用于液液非均相分离的萃取塔 - Google Patents
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Abstract
一种用于液液非均相分离的萃取塔，包括萃取塔塔底分离室，萃取塔塔顶分离室、塔体、重相进料分布器、轻相进料分布器，萃取塔塔底分离室与塔体底端相连，萃取塔塔顶分离室与塔体顶端相连，重相进料分布器安装于塔体顶部，轻相进料分布器安装于塔体底部，塔体内分布有萃取塔盘，萃取塔盘包括连接筋板、上部分布盘、降液结构，连接筋板安装于塔体内侧的支撑上，上部分布盘通过塔圈安装于连接筋板上方，与连接筋板和塔体合围成一个空间，降液结构贯通安装于连接筋板和上部分布盘上。本发明的有益效果是：实现了轻相和重相的双分散，将脉冲填料塔和筛板塔的优势结合在一起，大大提高了萃取分离塔板效率，降低了塔高，从而降低了设备投资和土建成本。
Description
技术领域
本发明属于化工传质与分离技术领域，尤其涉及一种用于液液非均相分离的萃取塔。
背景技术
萃取是将混合物溶液中某一种或几种化合物组分，用另外一种液体(称作溶剂，与混合物溶液的溶剂互不相溶)将其提取出来，使其得到分离、富集、提纯。萃取塔是一种实现连续多次萃取的萃取设备。传统萃取塔有以下不同结构和类型：如脉冲填料萃取塔、筛板萃取塔、转盘萃取塔、振动筛板塔、多级离心萃取塔等。
这些形式的萃取塔，在塔内分散相和连续相是一成不变的，若分散相采用轻相，则重相必须为连续相。以筛板塔为例：无论是采用脉冲、振动、搅拌、转盘等等方式，仅仅是或加剧液液相的返混，或促进液液相的分层，但都没有实现轻相和重相在塔内既是分散相又是连续相。
CN103861323、CN103083936A、CN103111089A等专利中都是解决分散相的有效分散问题，没有实现轻相和重相在塔内既是分散相又是连续相。
发明内容
本发明提出了一种用于液液非均相分离的新型萃取塔，其核心是一种新型复合式塔盘，该塔盘实现了轻相和重相在萃取塔内每层塔盘间既是分散相又是连续相，实现了轻相和重相的双分散，将脉冲填料塔和筛板塔的优势结合在一起，采用的具体技术方案如下：
萃取塔塔顶分离室、塔体、重相进料分布器、轻相进料分布器，萃取塔塔底分离室与塔体底端相连，萃取塔塔顶分离室与塔体顶端相连，重相进料分布器安装于塔体顶部，轻相进料分布器安装于塔体底部，塔体内分布有萃取塔盘，萃取塔盘包括连接筋板、上部分布盘、降液结构，连接筋板安装于塔体内侧的支撑上，上部分布盘安装于连接筋板上方，通过塔体内侧的塔圈进行支撑，上部分布盘与连接筋板和塔体合围成一个空间，降液结构贯通安装于连接筋板和上部分布盘上。
萃取塔塔底分离室和萃取塔塔顶分离室内分别设有聚结填料层，聚结填料层包括填料支撑、填料压圈、聚结填料，填料支撑上放置聚结填料，聚结填料上设置填料压圈。上部分布盘与连接筋板和塔体合围成的空间内也填充聚结填料，并在聚结填料上设置聚结填料压板。上述聚结填料的填料形式为散堆填料或规整填料，如波纹板填料、环状填料等。聚结填料的材质根据萃取相的界面性质(如界面铺展角)，可以是金属也可是非金属，如不锈钢、聚丙烯等。在萃取塔塔底分离室和萃取塔塔顶分离室内以及萃取塔盘内设置的聚结填料，通过聚结作用可以有效的减少塔底和塔顶以及萃取塔盘中的液液返混区域。并且，在萃取塔盘内，由于无论是轻相还是重相都是通过分布孔流出，并经过萃取塔盘内部的聚结填料聚结作用，减小了液液返混区域，解决了传统筛板塔的分散相从降液管(或升液管)短路返混的问题，具有操作弹性大的特点。上述聚结填料可以根据萃取相的返混情况进行选择性设置。
所述萃取塔盘之间填充有萃取填料，该部分萃取填料的填料形式为散堆填料，如梅花填料、扁环填料等。填料的材质根据萃取相的界面性质(如界面铺展角)，可以是金属也可是非金属，如不锈钢、聚丙烯等。该部分萃取填料可以更加有效的增加液液传质效果。上述萃取填料也可以根据具体分离体系的分离难易程度情况进行选择性设置。
所述降液结构为降液槽或降液管。所述降液槽或降液管的分布孔的孔径范围为1～8mm。
所述上部分布盘的分布孔的孔径为0.5～8mm。
所述轻相进料分布器和重相进料分布器分别为管式分布器、槽盘式分布器或盘式分布器中的一种。
本发明所述萃取塔盘是一种复合结构，重相通过上部分布盘溢流到降液槽(管)中，在上部分布盘上及降液槽(管)中形成了重相的连续层。由于重相与轻相存在密度差，由于降液槽(管)内部是连续重相，而其外部是经过聚结填料聚结形成的连续轻相，两相之间存在着压力差，促使轻相穿过上部分布盘，而重相从降液槽(管)底部分布孔流出。这样就实现了轻相在上部分布盘上重相连续相中的分散，而通过降液槽(管)底部分布孔流出的重相在连续轻相层中的分散。分散的重相重力沉降至下层复合塔盘的重相连续层内，而穿过上部分布盘及连续重相层的分散轻相形成了连续轻相。
由于这种萃取塔盘的双分散作用，代替了传统脉冲填料塔的脉冲器的作用，很好的发挥了塔盘之间萃取填料的作用，这样在相同的塔盘间距内，传统的筛板塔和脉冲填料塔只有一个传质区，而实现了双分散的新型萃取塔盘具有3个传质区：
(1)上部分布盘上的连续重相区，分散相为轻相；
(2)降液槽(管)外部的连续轻相区，分散相为重相；
(3)萃取填料区。
本发明所述萃取塔的萃取过程为：轻相通过塔底的轻相进料分布器进入塔内，由于轻相的密度小于重相，轻相从塔底穿过萃取塔盘流向塔顶。重相通过塔顶的重相进料分布器进入塔内，由于轻相的密度小于重相，重相从塔顶穿过萃取塔盘流向塔底。从塔底第一块塔盘落下的重相经萃取塔塔底分离室中的聚结填料聚结、沉降后，形成连续的重相层(作为萃余液)排出塔外。从塔顶第一块塔盘浮出的轻相经萃取塔塔顶分离室中的聚结填料聚结后，形成连续的轻相层排出塔外。
本发明的有益效果是：本发明提出了一种用于液液非均相分离的萃取塔，其核心是一种新型复合式塔盘，该塔盘实现了轻相和重相在萃取塔内每层塔盘间既是分散相又是连续相，实现了轻相和重相的双分散，将脉冲填料塔和筛板塔的优势结合在一起，大大提高的萃取分离塔板效率，大大降低了塔高，从而减低的设备投资和土建成本。
附图说明
图1为本发明所述用于液液非均相分离的萃取塔结构图
图2为本发明所述萃取塔盘结构图
图例说明：1、萃取塔塔底分离室，2、填料支撑，3、聚结填料，4、填料压圈，5、轻相进料分布器，6、萃取塔盘，6-1、聚结填料压板，6-2、上部分布盘，6-3、降液结构，6-4、连接筋板，6-5、支撑，6-6、聚结填料，6-7、塔圈，7、萃取填料，8、塔体，9、重相进料分布器，10、萃取塔塔顶分离室
A、重相进料，B、轻相进料，C、萃取相出料，D、萃余液出料，E、连续相的重相，F、分散相的重相，G、分散相的轻相，H、连续相的轻相
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明的具体实施方式作进一步说明，但不限定本发明的保护范围，需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：
一种用于液液非均相分离的萃取塔，包括萃取塔塔底分离室1，萃取塔塔顶分离室10、塔体8、重相进料分布器9、轻相进料分布器5，萃取塔塔底分离室1与塔体8底端相连，萃取塔塔顶分离室10与塔体8顶端相连，重相进料分布器9安装于塔体8顶部，轻相进料分布器5安装于塔体8底部，塔体8内分布有萃取塔盘6，萃取塔盘6包括连接筋板6-4、上部分布盘6-2、降液结构6-3，连接筋板6-4安装于塔体8内侧的支撑6-5上，上部分布盘6-2安装于连接筋板6-4上方，通过塔体8内侧的塔圈6-7进行支撑，上部分布盘6-2与连接筋板6-4和塔体8合围成一个空间，降液结构6-3贯通安装于连接筋板6-4和上部分布盘6-2上。萃取塔塔底分离室1和萃取塔塔顶分离室10内分别设有聚结填料层，聚结填料层包括填料支撑2、填料压圈4、聚结填料3，填料支撑2上放置聚结填料3，聚结填料3上设置填料压圈4。上部分布盘6-2与连接筋板6-4和塔体8合围成的空间内也填充聚结填料6-6，并在聚集填料6-6上设置聚结填料压板6-1。
重相进料分布器9与轻相进料分布器5采用管式分布器。聚结填料3采用散堆填料，萃取塔盘6之间填充有萃取填料7。降液结构6-3采用降液槽。
采用塔径为DN150的玻璃萃取塔，设置三层萃取塔盘6进行了苯萃取水己溶液中的己内酰胺操作，降液槽分布孔的孔径为1mm，上部分布盘6-2的分布孔的孔径为0.5mm。萃取塔盘6内设置10cm高的波纹板聚结填料6-6，萃取塔盘间设置20cm高的扁环萃取填料7。轻相进料B为苯，流量为200kg/h，重相进料A为水己溶液，流量为80kg/h，萃取温度40℃。萃取塔盘6区域，上部分布盘6-2上为连续相的重相E与分散相的轻相G混合传质，降液槽外部的连续相的轻相H与分散相的重相F混合传质，萃取填料7区域的连续相的轻相H与分散相的重相F混合传质。萃取相出料C在塔顶，其中苯己溶液中己内酰胺浓度为20％，萃余液出料D在塔底，其中废水中己内酰胺浓度为1％。本实施例完全达到了本发明所述的萃取分离效果。
实施例2：
一种用于液液非均相分离的萃取塔，包括萃取塔塔底分离室1，萃取塔塔顶分离室10、塔体8、重相进料分布器9、轻相进料分布器5，萃取塔塔底分离室1与塔体8底端相连，萃取塔塔顶分离室10与塔体8顶端相连，重相进料分布器9安装于塔体8顶部，轻相进料分布器5安装于塔体8底部，塔体8内分布有萃取塔盘6，萃取塔盘6包括连接筋板6-4、上部分布盘6-2、降液结构6-3，连接筋板6-4安装于塔体8内侧的支撑6-5上，上部分布盘6-2安装于连接筋板6-4上方，通过塔体8内侧的塔圈6-7进行支撑，上部分布盘6-2与连接筋板6-4和塔体8合围成一个空间，降液结构6-3贯通安装于连接筋板6-4和上部分布盘6-2上。萃取塔塔底分离室1和萃取塔塔顶分离室10内分别设有聚结填料层，聚结填料层包括填料支撑2、填料压圈4、聚结填料3，填料支撑2上放置聚结填料3，聚结填料3上设置填料压圈4。上部分布盘6-2与连接筋板6-4和塔体8合围成的空间内也填充聚结填料6-6，并在聚集填料6-6上设置聚结填料压板6-1。
重相进料分布器9与轻相进料分布器5采用槽盘式分布器。聚结填料3采用规整填料。降液结构6-3采用降液管。
采用塔径为DN150的玻璃萃取塔，设置三层萃取塔盘6进行了磷酸三丁酯萃取己二腈溶液中的催化剂操作，降液管分布孔的孔径为4mm，上部分布盘6-2的分布孔的孔径为3mm。萃取塔盘6内设置10cm高的波纹板聚结填料6-6，萃取塔盘间不设置萃取填料7。轻相进料B为磷酸三丁酯，流量为180kg/h，重相进料A为己二腈溶液，流量为70kg/h，萃取温度50℃。萃取塔盘6区域，上部分布盘6-2上为连续相的重相E与分散相的轻相G混合传质，降液管外部的连续相的轻相H与分散相的重相F混合传质，萃取填料7区域的连续相的轻相H与分散相的重相F混合传质。萃取相出料C在塔顶，其中磷酸三丁酯溶液中催化剂浓度为19％，萃余液出料D在塔底，其中己二腈中催化剂浓度为1.2％。本实施例完全达到了本发明所述的萃取分离效果。
实施例3：
一种用于液液非均相分离的萃取塔，包括萃取塔塔底分离室1，萃取塔塔顶分离室10、塔体8、重相进料分布器9、轻相进料分布器5，萃取塔塔底分离室1与塔体8底端相连，萃取塔塔顶分离室10与塔体8顶端相连，重相进料分布器9安装于塔体8顶部，轻相进料分布器5安装于塔体8底部，塔体8内分布有萃取塔盘6，萃取塔盘6包括连接筋板6-4、上部分布盘6-2、降液结构6-3，连接筋板6-4安装于塔体8内侧的支撑6-5上，上部分布盘6-2安装于连接筋板6-4上方，通过塔体8内侧的塔圈6-7进行支撑，上部分布盘6-2与连接筋板6-4和塔体8合围成一个空间，降液结构6-3贯通安装于连接筋板6-4和上部分布盘6-2上。
重相进料分布器9与轻相进料分布器5采用盘式分布器。萃取塔塔底分离室1与萃取塔塔顶分离室10内不设置萃取填料3。降液结构6-3采用降液管。
采用塔径为DN600的不锈钢萃取塔，设置七层萃取塔盘6进行了磷酸三丁酯萃取己二腈溶液中的催化剂操作，降液管分布孔的孔径为8mm，上部分布盘6-2的分布孔的孔径为5mm。萃取塔盘6内不设置聚结填料6-6，萃取塔盘间也不设置萃取填料7。轻相进料B为磷酸三丁酯，流量为700kg/h，重相进料A为己二腈溶液，流量为210kg/h，萃取温度80℃。萃取塔盘6区域，上部分布盘6-2上为连续相的重相E与分散相的轻相G混合传质，降液管外部的连续相的轻相H与分散相的重相F混合传质，萃取塔盘间区域的连续相的轻相H与分散相的重相F混合传质。萃取相出料C在塔顶，其中磷酸三丁酯溶液中催化剂浓度为13％，萃余液出料D在塔底，其中己二腈中催化剂浓度为0.8％。本实施例完全达到了本发明所述的萃取分离效果。
实施例4：
一种用于液液非均相分离的萃取塔，包括萃取塔塔底分离室1，萃取塔塔顶分离室10、塔体8、重相进料分布器9、轻相进料分布器5，萃取塔塔底分离室1与塔体8底端相连，萃取塔塔顶分离室10与塔体8顶端相连，重相进料分布器9安装于塔体8顶部，轻相进料分布器5安装于塔体8底部，塔体8内分布有萃取塔盘6，萃取塔盘6包括连接筋板6-4、上部分布盘6-2、降液结构6-3，连接筋板6-4安装于塔体8内侧的支撑6-5上，上部分布盘6-2安装于连接筋板6-4上方，通过塔体8内侧的塔圈6-7进行支撑，上部分布盘6-2与连接筋板6-4和塔体8合围成一个空间，降液结构6-3贯通安装于连接筋板6-4和上部分布盘6-2上。
重相进料分布器9与轻相进料分布器5采用盘式分布器。萃取塔塔底分离室1与萃取塔塔顶分离室10内不设置萃取填料3。降液结构6-3采用降液管。
采用塔径为DN1200的不锈钢萃取塔，设置七层萃取塔盘6进行了磷酸三丁酯萃取己二腈溶液中的催化剂操作，降液管分布孔的孔径为8mm，上部分布盘6-2的分布孔的孔径为8mm。萃取塔盘6内不设置聚结填料6-6，萃取塔盘间也不设置萃取填料7。轻相进料B为磷酸三丁酯，流量为2100kg/h，重相进料A为己二腈溶液，流量为630kg/h，萃取温度80℃。萃取塔盘6区域，上部分布盘6-2上为连续相的重相E与分散相的轻相G混合传质，降液管外部的连续相的轻相H与分散相的重相F混合传质，萃取塔盘间区域的连续相的轻相H与分散相的重相F混合传质。萃取相出料C在塔顶，其中磷酸三丁酯溶液中催化剂浓度为15％，萃余液出料D在塔底，其中己二腈中催化剂浓度为1.1％。本实施例完全达到了本发明所述的萃取分离效果。
本发明所述的萃取塔已经通过具体的实施例进行了描述。本领域技术人员可以借鉴本发明的内容适当改变萃取塔结构等环节来实现相应的其它目的，其相关改变都没有脱离本发明的内容，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于液液非均相分离的萃取塔，包括萃取塔塔底分离室，萃取塔塔顶分离室、塔体、重相进料分布器、轻相进料分布器，萃取塔塔底分离室与塔体底端相连，萃取塔塔顶分离室与塔体顶端相连，重相进料分布器安装于塔体顶部，轻相进料分布器安装于塔体底部，其特征在于，塔体内分布有萃取塔盘，萃取塔盘包括连接筋板、上部分布盘、降液结构，连接筋板安装于塔体内侧的支撑上，上部分布盘安装于连接筋板上方，通过塔体内侧的塔圈进行支撑，上部分布盘与连接筋板和塔体合围成一个空间，降液结构贯通安装于连接筋板和上部分布盘上；
萃取塔塔底分离室和萃取塔塔顶分离室内分别设有聚结填料层，聚结填料层包括填料支撑、填料压圈、聚结填料，填料支撑上放置聚结填料，聚结填料上设置填料压圈；上部分布盘与连接筋板和塔体合围成的空间内填充聚结填料，并在聚结填料上设置聚结填料压板。
2.根据权利要求1所述的一种用于液液非均相分离的萃取塔，其特征在于，所述聚结填料的填料形式为散堆填料或规整填料。
3.根据权利要求1所述的一种用于液液非均相分离的萃取塔，其特征在于，所述萃取塔盘之间填充有萃取填料。
4.根据权利要求3所 述的一种用于液液非均相分离的萃取塔，其特征在于，所述萃取填料的填料形式为散堆填料。
5.根据权利要求1所述的一种用于液液非均相分离的萃取塔，其特征在于，所述降液结构为降液槽或降液管。
6.根据权利要求5所 述的一种用于液液非均相分离的萃取塔，其特征在于，所述降液槽或降液管的分布孔的孔径范围为1～8mm。
7.根据权利要求1所述的一种用于液液非均相分离的萃取塔，其特征在于，所述上部分布盘的分布孔的孔径为0.5～8mm。
8.根据权利要求1所述的一种用于液液非均相分离的萃取塔，其特征在于，所述轻相进料分布器和重相进料分布器分别为管式分布器、槽盘式分布器或盘式分布器中的一种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
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