CN108854147A - 一种强化传质的连续固液两相萃取装置及萃取方法 - Google Patents
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Abstract
本专利涉及萃取装置领域，具体为一种强化传质的连续固液两相萃取装置及方法。所述萃取装置包括管状提取机和离心机，管状提取机包括提取腔和设置在进料口处的固液混合进料器，提取腔内设置有双螺杆，提取腔上设置有出料口，离心机的进料口与管状提取机的出料口连接。所述萃取装置可以实现粉状甚至超细粉状固体原料中成分的提取，突破了现有技术提取碎屑状原料的局限，大大提高了提取效率。
Description
技术领域
本专利涉及萃取装置领域，具体为一种强化传质的连续固液两相萃取装置及萃取方法。
背景技术
天然产物中有效成分的提取一般采用间歇式和连续式两种方式提取。间歇提取法具体为：将天然原料的碎屑加入带有搅拌的提取罐中，加入合适的溶剂，通过长时间的搅拌加热，将固体原料中的天然产物提取到溶剂中去。间歇提取法的缺陷是费时，效率低，产能小，消耗人力。连续提取法具体为：将待提取的原料从连续提取装置的一端连续加入，将提取溶剂从连续提取装置的另一端连续通入，通过搅拌装置的缓慢旋转，将原料从入口端推向出口端，实现连续逆流提取。连续提取法的缺点是依靠重力沉降作为固液分离的驱动力，效率低，通量小，对于细粉状物料提取效果差。
技术方案
为解决上述现有技术存在的问题，本专利公开了一种强化传质的连续固液两相萃取装置。本专利所述的萃取装置适合于使用溶剂从超细粉末、普通粉末或碎屑状固体原料中提取天然产物，也可用于使用某种粉状固体提取剂从液相中萃取某种成分，比如使用巯基硅胶提取废水中的重金属等。
本专利的具体技术方案如下：
一种强化传质的连续固液两相萃取装置，包括管状提取机和离心机，所述管状提取机包括提取腔和设置在进料口处的固液混合进料器，所述提取腔内设置有双螺杆，双螺杆萃取腔体可以连续的对浆料中固体进行挤压、摩擦，可以使固液发生反复的混合、浸润。所述提取腔上设置有出料口，所述离心机的进料口与管状提取机的出料口连接，通过离心机进行固液分离，分离效率高，通量大，提取效果好。所述管状提取机左端固定设置有电机，电机的输出轴伸入提取腔内并与双螺杆的中心轴连接。所述离心机可以是流量匹配的卧式螺旋离心机或者管式离心机。
作为优选，所述固液混合进料器上设置有进料口和进液口，所述固液混合内设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌电机和搅拌轴，所述搅拌轴上设置有螺旋叶片。
作为优选，所述提取腔上设置有超声波振子。所述提取腔外设置有保温层或换热夹套。可以通过腔壁上设置的换热层和超声波振子对其加热和超声辐射来加快成分交换速度，提高萃取效率。
作为优选，所述管状提取机串联设置有多个。多级串联，实现有效成分完全的萃取，提高萃取效率。
作为优选，所述管状提取机设置有三个，分别为：一级管状提取机、二级管状提取机、三级管状提取机，所述一级管状提取机、二级管状提取机、三级管状提取机串联设置；所述一级管状提取机的出料口与一级离心机的进料口连接，所述一级离心机的固体出口与二级管状提取机的进料口连接。
作为优选，所述二级管状提取机的出料口与二级离心机的进料口连接，所述二级离心机的液体出口与一级管状提取机的进液口连接，所述二级离心机的固体出口与三级管状提取机的进料口连接。
作为优选，所述三级管状提取机的出料口与三级离心机的进料口连接，所述三级离心机的液体出口与二级管状提取机的进液口连接，所述三级离心机的固体出口与废渣收集罐的进料口连接。
本专利还公开了一种强化传质的连续固液两相萃取方法，包括以下步骤：将固体粉料或者浓浆料与萃取溶剂分别通过进料口和进液口加入固液混合进料器内，混合成稀浆料，在螺旋叶片的推动下进入提取腔内，稀浆料在提取腔内被双螺杆缓慢的挤压、翻搅，不断的发生固液间成分的交换，同时缓慢的向出口移动，当完成充分的成分交换后，稀浆料由出料口流出，然后进入离心机进行固液分离。
作为优选，所述的强化传质的连续固液两相萃取方法，具体包括以下步骤：
（1）固体粉料或者浓浆料与萃取溶剂在一级管状提取机的固液混合进料器内混合成稀浆料后，进入一级管状提取机内，在提取腔内完成充分的成分交换后，稀浆料由出料口流出，然后进入一级离心机内进行固液分离，分离出的提取液进行收集，分离出的固体进入二级管状提取机的固液混合进料器内与溶剂混合成稀浆料后，进入二级管状提取机；
（2）稀浆料在二级管状提取机的提取腔内完成充分的成分交换后，稀浆料由出料口流出，然后进入二级离心机内进行固液分离，分离出的提取液进入一级管状提取机的固液混合进料器内，分离出的固体进入三级管状提取机的固液混合进料器内混合成稀浆料后，进入三级管状提取机；
（3）稀浆料在三级管状提取机的提取腔内完成充分的成分交换后，稀浆料由出料口流出，然后进入三级离心机内进行固液分离，分离出的提取液进入二级管状提取机的固液混合进料器内，分离出的固体废渣进入废渣收集罐收集。
有益效果
1. 本专利所述的强化传质的连续固液两相萃取装置，可以实现粉状甚至超细粉状固体原料中成分的提取，突破了现有技术提取碎屑状原料的局限，大大提高了提取效率。颗粒粒径每降低一个数量级，比表面积提高三个数量级，比如常规的碎屑尺寸为4目（4.75mm），粉碎成中等颗粒大小的细粉100目（0.150mm），比表面增大（4.75/0.15）^3=31755，理论上提取效率可提高3万倍。
2. 没有过滤结构，避免发生颗粒堵塞设备的故障。
3. 双螺杆萃取腔体可以连续的对浆料中固体进行挤压、摩擦，可以使固液发生反复的混合、浸润。
4. 腔壁上设置换热层，对其加热，可加快成分交换速度，加入超声振子辅助超声波强化萃取，提高萃取效率。
5. 可实现多级串联，实现有效成分完全的萃取，提高萃取效率。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图；
图中，1：离心机、2：提取腔、3：固液混合进料器、4：螺杆、5：搅拌电机、6：螺旋叶片、7：超声波振子、8：一级管状提取机、9：二级管状提取机、10：三级管状提取机、11：一级离心机、12：二级离心机、13：三级离心机、14：废渣收集罐、15：电机。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本专利，本专利的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本专利的范围构成任何限制。
实施例1
一种强化传质的连续固液两相萃取装置，包括管状提取机和离心机1，所述管状提取机包括提取腔2和设置在进料口处的固液混合进料器3，所述提取腔内设置有双螺杆4，双螺杆萃取腔体可以连续的对浆料中固体进行挤压、摩擦，可以使固液发生反复的混合、浸润。所述提取腔2上设置有出料口，所述离心机1的进料口与管状提取机的出料口连接，通过离心机进行固液分离，分离效率高，通量大，提取效果好。所述管状提取机左端固定设置有电机15，电机的输出轴伸入提取腔内并与双螺杆的中心轴连接。所述离心机可以是流量匹配的卧式螺旋离心机或者管式离心机。
所述固液混合进料器上设置有进料口和进液口，所述固液混合内设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌电机5和搅拌轴，所述搅拌轴上设置有螺旋叶片6。
所述提取腔上设置有超声波振子7。所述提取腔外设置有保温层或换热夹套。可以通过腔壁上设置的换热层和超声波振子对其加热和超声辐射来加快成分交换速度，提高萃取效率。
使用时，将固体粉料或者浓浆料与萃取溶剂分别通过进料口和进液口加入固液混合进料器内，混合成稀浆料，在螺旋叶片的推动下进入提取腔内，稀浆料在提取腔内被双螺杆缓慢的挤压、翻搅，不断的发生固液间成分的交换，同时缓慢的向出口移动，当完成充分的成分交换后，稀浆料由出料口流出，然后进入离心机进行固液分离。
实施例2
一种强化传质的连续固液两相萃取装置，包括管状提取机和离心机，所述管状提取机设置有三个，分别为：一级管状提取机8、二级管状提取机9、三级管状提取机10，所述一级管状提取机、二级管状提取机、三级管状提取机串联设置；所述一级管状提取机的出料口与一级离心机11的进料口连接，所述一级离心机的固体出口与二级管状提取机的进料口连接。
所述二级管状提取机的出料口与二级离心机12的进料口连接，所述二级离心机的液体出口与一级管状提取机的进液口连接，所述二级离心机的固体出口与三级管状提取机的进料口连接。
所述三级管状提取机的出料口与三级离心机13的进料口连接，所述三级离心机的液体出口与二级管状提取机的进液口连接，所述三级离心机的固体出口与废渣收集罐14的进料口连接。
多级串联，可实现有效成分完全的萃取，提高萃取效率。
实施例3
强化传质的连续固液两相萃取方法，具体包括以下步骤：
（1）固体粉料或者浓浆料与萃取溶剂在一级管状提取机的固液混合进料器内混合成稀浆料后，进入一级管状提取机内，在提取腔内完成充分的成分交换后，稀浆料由出料口流出，然后进入一级离心机内进行固液分离，分离出的提取液进行收集，分离出的固体进入二级管状提取机的固液混合进料器内与溶剂混合成稀浆料后，进入二级管状提取机；
（2）稀浆料在二级管状提取机的提取腔内完成充分的成分交换后，稀浆料由出料口流出，然后进入二级离心机内进行固液分离，分离出的提取液进入一级管状提取机的固液混合进料器内作为萃取溶剂，分离出的固体进入三级管状提取机的固液混合进料器内与新的萃取溶剂混合成稀浆料后，进入三级管状提取机；
（3）稀浆料在三级管状提取机的提取腔内完成充分的成分交换后，稀浆料由出料口流出，然后进入三级离心机内进行固液分离，分离出的提取液进入二级管状提取机的固液混合进料器内作为萃取溶剂，分离出的固体废渣进入废渣收集罐收集。
Claims (10)
1.一种强化传质的连续固液两相萃取装置，其特征在于：包括管状提取机和离心机，所述管状提取机包括提取腔和设置在进料口处的固液混合进料器，所述提取腔内设置有双螺杆，所述提取腔上设置有出料口，所述离心机的进料口与管状提取机的出料口连接。
2.根据权利要求1所述的强化传质的连续固液两相萃取装置，其特征在于：所述固液混合进料器上设置有进料口和进液口，所述固液混合内设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌电机和搅拌轴，所述搅拌轴上设置有螺旋叶片。
3.根据权利要求1所述的强化传质的连续固液两相萃取装置，其特征在于：所述提取腔上设置有超声波振子。
4.根据权利要求1所述的强化传质的连续固液两相萃取装置，其特征在于：所述提取腔外设置有保温层或换热夹套。
5.根据权利要求1-4任一所述的强化传质的连续固液两相萃取装置，其特征在于：所述管状提取机串联设置有多个。
6.根据权利要求5所述的强化传质的连续固液两相萃取装置，其特征在于所述管状提取机设置有三个，分别为：一级管状提取机、二级管状提取机、三级管状提取机，所述一级管状提取机、二级管状提取机、三级管状提取机串联设置；所述一级管状提取机的出料口与一级离心机的进料口连接，所述一级离心机的固体出口与二级管状提取机的固液混合进料器上的进料口连接。
7.根据权利要求6所述的强化传质的连续固液两相萃取装置，其特征在于：所述二级管状提取机的出料口与二级离心机的进料口连接，所述二级离心机的液体出口与一级管状提取机的固液混合进料器上的进液口连接，所述二级离心机的固体出口与三级管状提取机的固液混合进料器上的进料口连接。
8.根据权利要求7所述的强化传质的连续固液两相萃取装置，其特征在于：所述三级管状提取机的出料口与三级离心机的进料口连接，所述三级离心机的液体出口与二级管状提取机的固液混合进料器上的进液口连接，所述三级离心机的固体出口与废渣收集罐的进料口连接。
9.一种强化传质的连续固液两相萃取方法，其特征在于，包括以下步骤：将固体粉料或者浓浆料与萃取溶剂分别通过进料口和进液口加入固液混合进料器内，混合成稀浆料，在螺旋叶片的推动下进入提取腔内，稀浆料在提取腔内被双螺杆缓慢的挤压、翻搅，不断的发生固液间成分的交换，同时缓慢的向出口移动，当完成充分的成分交换后，稀浆料由出料口流出，然后进入离心机进行固液分离。
10.根据权利要求9所述的强化传质的连续固液两相萃取方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）固体粉料或者浓浆料与萃取溶剂在一级管状提取机的固液混合进料器内混合成稀浆料后，进入一级管状提取机内，在提取腔内完成充分的成分交换后，稀浆料由出料口流出，然后进入一级离心机内进行固液分离，分离出的提取液进行收集，分离出的固体进入二级管状提取机的固液混合进料器内与溶剂混合成稀浆料后，进入二级管状提取机；
（2）稀浆料在二级管状提取机的提取腔内完成充分的成分交换后，稀浆料由出料口流出，然后进入二级离心机内进行固液分离，分离出的提取液进入一级管状提取机的固液混合进料器内，分离出的固体进入三级管状提取机的固液混合进料器内混合成稀浆料后，进入三级管状提取机；
（3）稀浆料在三级管状提取机的提取腔内完成充分的成分交换后，稀浆料由出料口流出，然后进入三级离心机内进行固液分离，分离出的提取液进入二级管状提取机的固液混合进料器内，分离出的固体废渣进入废渣收集罐收集。
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