CN108236792B - 三相旋流萃取装置及萃取系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三相旋流萃取装置及及用该三相旋流萃取装置的萃取系统。所述三相旋流萃取装置具有一外罐体和一压缩气体源，所述三相旋流萃取装置具有一流体进料管路、一出油口和一出水口，所述外罐体内设置有一内罐体。本发明所述的萃取装置中能够高效快速地对含有机物的水溶液进行萃取处理，在油水比例为1:10～50的范围内可有效地将有机物从水中脱离出去，90％以上的油相可通过罐顶部的出油口排出，分离出来的油相含水率在10％以下。

Description

三相旋流萃取装置及萃取系统

技术领域

本发明涉及一种萃取装置，具体涉及一种三相旋流萃取装置及利用该三相旋流萃取装置的萃取系统。

背景技术

在许多工业生产过程中会产生大量的含有机物的水溶液，无论是为产品的精制提纯，还是生产废水的达标排放，都需要将水中的有机物去除。

萃取是一种有效去除水中有机物的常用方法。一般的工业萃取设备都是将萃取剂(油相)和被萃取物(在水相溶液中)，搅拌均匀混合一定时间后，实现了萃取物在两相之间的转移，再通过静置(重力法)或其它方法将油相和水相分离开，达到萃取分离的目的。

通常实现这种工艺所需的设备庞大，并且该工艺的效率低下、水相中含油率或油相中含水率都较高，难以彻底分离。

为此，目前提出了一种通过油水二相的旋流萃取器进行分离的技术，该技术使用的设备简单，但油水二相在设备中接触时间太短(3-5秒)，因此存在萃取分离效果不良的问题，经实验标明，该技术在油水比1：3的条件下分离出的油相含水率高达14％。

针对上述存在的技术问题，我们需要一种新的萃取装置，可以实现高效分离。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明首先提供一种三相旋流萃取装置，具有一外罐体和一压缩气体源。所述三相旋流萃取装置具有一流体进料管路、一出油口和一出水口，所述外罐体内设置有一内罐体，所述内罐体的罐口设有一开口，使得所述内罐体与所述外罐体通过所述开口流体连通；其中，所述流体进料管路与所述压缩气体源流体连通，并且，所述流体进料管路穿过所述罐体与所述内罐体流体连通；所述出油口设置于所述罐体的上端部；所述出水口设置于所述罐体的下端部；并且，所述流体进料管路的出口靠近所述内罐体的底部，并且，所述出口水平设置并朝向所述内罐体的罐口。

在本发明一实施例中，所述内罐体分为逐缩段和等宽段，并且所述内罐体的罐口直径大于所述内罐体的罐体直径。

在本发明一实施例中，设置于所述内罐体罐口的所述开口直径与所述内罐体的罐体直径相等。

在本发明一实施例中，所述外罐体分为逐缩段和等宽段，并且所述外罐体的罐口直径小于所述外罐体的罐体直径。

在本发明一实施例中，所述内罐体设置于所述外罐体的等宽段内，并且，所述内罐体的罐口与所述外罐体的逐缩段之间相隔一定距离。

在本发明一实施例中，所述压缩气体源提供压强为0.1MPa～0.5Mpa的气流。

本发明还提供上述的三相旋流萃取装置在萃取系统中的应用。

本发明该提供一种利用上述三相旋流萃取装置的萃取系统，所述系统还包括：一萃取剂源、一待处理液源、一预混合罐、一油相收集罐和一水相收集罐；其中，所述萃取剂源与所述待处理液源通过所述预混合罐与所述三相旋流萃取装置的所述流体进料管路流体连通；所述三相旋流萃取装置的出油口与所述油相收集罐流体连通；所述三相旋流萃取装置的出水口与水相收集罐流体连通。

在本发明一实施例中，在所述三相旋流萃取装置与所述油相收集罐及所述水相收集罐之间还设置一级气浮油水分离器，其中，所述一级气浮油水分离器的进料口与所述三相旋流萃取装置的出水口流体连通；所述一级气浮油水分离器的出水口与所述水相收集罐流体连通；所述一级气浮油水分离器的出油口与所述油相收集罐流体连通。

在本发明一实施例中，在所述一级气浮油水分离器与所述油相收集罐及所述水相收集罐之间还设置一二级气浮油水分离器，其中，所述二级气浮油水分离器的进料口与所述一级气浮油水分离器的出水口流体连通；所述二级气浮油水分离器的出水口与所述水相收集罐流体连通；所述二级气浮油水分离器的出油口与所述油相收集罐流体连通。

在本发明中，将气体导入到液体旋流中，减少了旋流体中的质量密度，显著提高旋流的旋转速度，同时也加快了液体两相的混合与分离的速度，从而能够在一个罐体中快速实现混合与分离两个过程。

本发明所述的萃取装置中能够高效快速地对含有机物的水溶液进行萃取处理，在油水比例为1:10～50的范围内可有效地将有机物从水中脱离出去，90％以上的油相可通过罐顶部的出油口排出，分离出来的油相含水率在10％以下。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的一种萃取装置的结构示意图。

图2是根据本发明一实施例的一种萃取系统的结构示意图。

图3是活性染料散棉染黑色的染色过程。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型做详细的说明，实施例旨在解释而非限定本发明的技术方案。

实施例1

在本实施例中，提供一种三相旋流萃取装置100，所述三相旋流萃取装置100的结构请详见图1。

如图1所示，所述三相旋流萃取装置100具有一外罐体110和一压缩气体源120，在所述外罐体110内设置有一内罐体130。

请继续参见图1，所述内罐体130分为逐缩段132和等宽段134，并且所述内罐体的罐口直径大于所述内罐体的罐体直径。也就是说，如图1中所示的，所述内罐体130的罐口直径大于所述内罐体130的罐体直径，因此，所述内罐体130的上端部为所述逐缩段132，罐体为所述等宽段134，使得所述内罐体130的上端呈一喇叭状。并且，如图1所示的，所述外罐体110分为逐缩段112和等宽段114。如图所示的，所述外罐体110的罐口直径小于所述外罐体110的罐体直径，因此，所述外罐体110的上端部为所述逐缩段112，所述外罐体的罐体为所述等宽段114，因此，所述外罐体110的上部呈一收口状。所述内罐体130设置于所述外罐体110的等宽段114内，并且，所述内罐体130的罐口与所述外罐体110的逐缩段112之间相隔一定距离。

如图所示的，所述内罐体130的罐口设有一开口136，使得所述内罐体与所述外罐体通过所述开口流体连通，优选地，所述开口136的直径与所述内罐体130的罐体直径相等。

请继续参见图1，所述三相旋流萃取装置100具有一流体进料管路101、一出油口102和一出水口103，所述流体进料管路101。所述流体进料管路101与所述压缩气体源120流体连通，并且，所述流体进料管路101穿过所述外罐体110与所述内罐体130流体连通。所述出油口102设置于所述外罐体110的上端部，所述出水口103设置于所述外罐体110的下端部。

为了实现流体形成高速旋流，如图所示的，所述流体进料管路101的出口1011靠近所述内罐体130的底部，并且，所述出口1011水平设置并朝向所述内罐体130的罐口。也就是说，所述流体进料管101的出口1011以所述外罐体110(或内罐体130)中心轴的切线方向设置。

在本发明中，所述内罐体130的作用是减小旋流液体的体积，使内罐体130内的液体在相同的进液流量和压力作用下能形成更高速的旋流，使混合液中的水相主要集中在旋流的外围，而使油相更集中于旋流的中心部位。

在上述三相旋流萃取装置100的运行过程中，通过所述流体进料管101，以0.1Mpa～0.5Mpa气体带动水相和油相喷入所述内罐体130内。由于所述流体进料管101的出口1011设置于所述内罐体130的底部，使得所述内罐体130中的流体形成旋流150，旋流150中的水相152被甩至所述旋流得边缘。随着流体不断流入所述内罐体130内，使得被甩至旋流边缘的水相152由所述内罐体130的开口136溢出，顺着所述内罐体的外壁流下，最后经所述出水口103流出。而油相154则在所述内罐体130的上部中心区域逐渐聚集并形成连续相，经由所述内罐体130的出口136溢出并漂浮于所述外罐体110的上端，经出油口102流出。

经实验标明，利用本发明所述的三相旋流萃取装置，90％以上的油相可通过罐顶部的出油口排出，分离出来的油相含水率在10％以下。当所述三相旋流萃取装置的外罐体体积为2立方米时，萃取过程中油水体积比可为1：5至1：50，处理水溶液的流量可达5～10吨/小时。

实施例2

在本实施例中，提供一种实施例1所述的三相旋流萃取装置的萃取系统。请参见图2，如图2所示的，所述系统包括：一萃取剂源200、一待处理液源300、一预混合罐400、一油相收集罐500和一水相收集罐600。其中，所述萃取剂源200与所述待处理液源300通过所述预混合罐400与所述三相旋流萃取装置的所述流体进料管路101流体连通；所述三相旋流萃取装置100的出油口102与所述油相收集罐500流体连通；所述三相旋流萃取装置的出水口103与水相收集罐600流体连通。

当然，为了获得更好的萃取分离效果，所述萃取系统还可以包括一一级气浮油水分离器700和一二级气浮油水分离器800。

所述一级气浮油水分离器700的进料口与所述三相旋流萃取装置100的出水口103流体连通；所述一级气浮油水分离器700的出水口与所述二级气浮油水分离器800的进料口；所述一级气浮油水分离器的出油口与所述油相收集罐500流体连通。所述二级气浮油水分离器800的出水口与所述水相收集罐600流体连通；所述二级气浮油水分离器800的出油口与所述油相收集罐500流体连通。

应用实施例活性染料染色残浴脱色处理

活性染料是棉纤维织物着色用的最常用染料。活性染料在染棉的过程中需加大量的盐，和相当量的碱，染色完成后，染色残浴中含有水解活性染料为加入量的30～50％，液中色度值高达几万。现有的污水处理方法对这样高的色度污水难以处理，往往需投入大量的聚凝剂来脱除水中的颜色，产生了一大堆固体废料。用以三相旋流分离罐为主体的分离系统可高效的分离出活性染料染色残浴中的染料，可便于现有污水处理系统的有效处理，显著减少固体废料的排放，更能为高盐活性染料染色残浴的有效回用创造了条件。

具体散棉染黑色的染液处方和染色过程举例：

活性黑CD-B 5.61％(owf)

活性红CD-R 0.44％

活性黄2D-Y 0.48％

硫酸钠 90克/升

碳酸钠 20克/升

注：owf为染料用量对棉纤维重量的百分比。染色流程请参见图3。

经此过程染色后，排出的残浴含有水解活性染料大约3％(owf)，色度约20000倍。将该溶液(以下简称待处理溶液)送入实施例2所述的萃取系统中进行处理，处理的过程如下：

1.将待处理溶液收集于所述待处理液源300中，调pH至2～3，然后与萃取剂源200中的萃取油剂以体积比10～50：1的比例送入预混合罐400中进行预混合；其中，所述萃取油剂由柴油、辛醇和三辛氨以6：2：1的比例组成；

2.经过所述预混合罐400混合的待处理溶液与萃取油剂，与所述气体源120的气体，通过所述流体进料管路101一起进入所述三相旋流萃取装置100中，并随后依次进入所述一级气浮油水分离器700和一二级气浮油水分离器800；

3.分离的油相进入所述油相收集罐500，分离的水相进入所述水相收集罐600。经检测，油相的回收率可达99％，而分离后的脱色水所含的色度小于50倍。

在本发明中，将气体导入到液体旋流中，减少了旋流体中的质量密度，显著提高旋流的旋转速度，同时也加快了液体两相的混合与分离的速度，从而能够在一个罐体中快速实现混合与分离两个过程。

本发明所述的萃取装置中能够高效快速地对含有机物的水溶液进行萃取处理，在油水比例为1:10～50的范围内可有效地将有机物从水中脱离出去，90％以上的油相可通过罐顶部的出油口排出，分离出来的油相含水率在10％以下。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改变、改进和润饰，这些改变、改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种三相旋流萃取装置，具有一外罐体和一压缩气体源，其特征在于，所述三相旋流萃取装置具有一流体进料管路、一出油口和一出水口，所述外罐体内设置有一内罐体，所述内罐体的罐口设有一开口，使得所述内罐体与所述外罐体通过所述开口流体连通；其中，

所述流体进料管路与所述压缩气体源流体连通，并且，所述流体进料管路穿过所述罐体与所述内罐体流体连通；

一萃取剂源与一待处理液源通过一预混合罐与所述流体进料管路流体连通；

所述出油口设置于所述罐体的上端部；所述出水口设置于所述罐体的下端部；

并且，所述流体进料管路的出口靠近所述内罐体的底部，并且，所述出口以所述内罐体的中心轴的切线方向设置，并且出口水平设置并朝向所述内罐体的罐口；

所述压缩气体源提供压强为0.1MPa～0.5Mpa的气流。

2.如权利要求1所述的三相旋流萃取装置，其特征在于，所述内罐体分为逐缩段和等宽段，并且所述内罐体的罐口直径大于所述内罐体的罐体直径。

3.如权利要求2所述的三相旋流萃取装置，其特征在于，设置于所述内罐体罐口的所述开口直径与所述内罐体的罐体直径相等。

4.如权利要求2所述的三相旋流萃取装置，其特征在于，所述外罐体分为逐缩段和等宽段，并且所述外罐体的罐口直径小于所述外罐体的罐体直径。

5.如权利要求4所述的三相旋流萃取装置，其特征在于，所述内罐体设置于所述外罐体的等宽段内，并且，所述内罐体的罐口与所述外罐体的逐缩段之间相隔一定距离。

6.权利要求1所述的三相旋流萃取装置在萃取系统中的应用。

7.一种利用权利要求1所述的三相旋流萃取装置的萃取系统，所述系统还包括：一萃取剂源、一待处理液源、一预混合罐、一油相收集罐和一水相收集罐；其中，所述萃取剂源与所述待处理液源通过所述预混合罐与所述三相旋流萃取装置的所述流体进料管路流体连通；所述三相旋流萃取装置的出油口与所述油相收集罐流体连通；所述三相旋流萃取装置的出水口与水相收集罐流体连通。

8.如权利要求7所述的萃取系统，其特征在于，在所述三相旋流萃取装置与所述油相收集罐及所述水相收集罐之间还设置一级气浮油水分离器，其中，所述一级气浮油水分离器的进料口与所述三相旋流萃取装置的出水口流体连通；

所述一级气浮油水分离器的出水口与所述水相收集罐流体连通；

所述一级气浮油水分离器的出油口与所述油相收集罐流体连通。

9.如权利要求8所述的萃取系统，其特征在于，在所述一级气浮油水分离器与所述油相收集罐及所述水相收集罐之间还设置一二级气浮油水分离器，其中，

所述二级气浮油水分离器的进料口与所述一级气浮油水分离器的出水口流体连通；所述二级气浮油水分离器的出水口与所述水相收集罐流体连通；

所述二级气浮油水分离器的出油口与所述油相收集罐流体连通。

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