CN109224512A - 一种撞击萃取装置及其萃取方法 - Google Patents
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Abstract
一种撞击萃取装置及其萃取方法，涉及一种化工装置及其运行方法，所述装置包括储料罐，增压泵，反应器壳体，壳体上设有气体出口，压力表和温度计插口，其中，气体出口安装放空阀，流经萃取剂相的进料管中装有一个螺旋杆，工作时，萃取剂相经螺旋杆旋转分散成小液滴；与另一侧经进料管喷嘴喷出的原料液相，在撞击区形成撞击，撞击传质混合后分散在填料中，用于进一步促进传质；进料管出口端喷嘴均采用渐扩型，撞击时，有效增大撞击面积。本发明结合撞击流技术，撞击流过程湍动作用强烈，可以明显地促进传质混合，弥补了传统萃取传质系数小、反应时间过长等缺点，提高了萃取的效率，且装置具有体积小，操作简单，维护费用低的特点，拥有良好的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种化工装置及其运行方法，特别是涉及一种撞击萃取装置及其萃取方法。
背景技术
液液萃取是指两相不互溶的液体由于对被萃取物质溶解度的差异，使两相充分的接触后，被萃取物从一相转移到另外一相的过程。萃取技术因其具有低能耗，操作方便等优点，被广泛地应用于石油冶炼、化工、冶金以及食品等工业。萃取过程的基本要求是使原本互不相溶的液体达到充分混合，混合的效果直接影响着传质，所以微观混合效果在萃取传质过程中起着至关重要的作用。
撞击流作为一种新颖的技术方法，主要特点是通过两股相向流体的高速撞击达到强化传质等目的，经过多年研究，撞击流表现出良好的混合特性，尤其是能够显著强化微观混合，已经广泛用于吸收、混合、传热、结晶等化工过程，因此将撞击流技术应用于萃取过程具有巨大的潜力和应用前景。
目前，工业上常用萃取设备普遍在体积、级效率、制造和安装等方面都存在许多缺点，为解决上述问题，中国专利（CN105948010A）公开了一种撞击流强化湿法磷酸萃取的方法与装置，通过结合撞击流技术，使导流筒内搅拌桨作用，促进流体的相互撞击，以期达到效果，但存在搅拌桨制造成本高且容易磨损，密封困难容易泄漏，能量耗散大等问题，而且适用范围小，使得工业应用受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种撞击萃取装置及其萃取方法，本发明采用两相撞击的进液方式，促进混合；同时细小液滴较于传统的萃取有很大的传质面积，显著提高了两相间传质，而且附带有填料，实现二次传质，大大提高了萃取效率。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种撞击萃取装置，所述装置包括储料罐、增压泵、壳体、温度计、气体出口、压力计、螺旋杆、进料管、喷嘴、填料、收集装置；壳体上部外形结构为圆柱体状，下部外形结构为倒Y型，外扩角度为30o；壳体上设置有温度计、压力计及安装放空阀的气体出口；壳体内设有水平同轴对称设置的进料管；喷嘴和进料管相连，出口区下方设有收集装置；萃取剂相侧的进料管中装有螺旋杆；进料管出口端安装有可调的喷嘴，且两侧对置的喷嘴均设置成渐扩型，扩角为6o~8o；壳体内下部设有填料。
所述的一种撞击萃取装置，所述螺旋杆上设有4~6道螺旋线，螺旋线深度为0.4mm。
所述的一种撞击萃取装置，所述填料为丝网填料。
一种撞击萃取方法，所述萃取方法将含有待分离组份的溶液作为原料液相，含有萃取剂和稀释剂的混合溶液作为萃取剂相，萃取剂相通过增压泵、螺旋杆旋转后，得到动能，萃取剂相按螺旋轨迹喷出，形成小液滴，与对侧的原料液相进行撞击，完成首次的传质混合，撞击后分散在填料中，进行二次均匀传质混合后，通过壳体出口区排出；萃取剂与稀释剂的体积比为（1~5）：（1~10）。
本发明的优点与效果是：
本发明巧妙结合撞击流技术，利用撞击流强化相间传递效果以及促进混合的优势，大大缩短混合时间，提高了萃取效率，弥补了传统萃取上的不足，同时装置独特的结构设计，具有体积小，操作简单，维护费用低的特点，拥有良好的经济效益。
附图说明
图1为本发明萃取装置示意图。
图中部件：1—储料罐、2—增压泵、3—壳体、4—温度计、5—气体出口、6—压力计、7—螺旋杆、8—进料管、9—喷嘴、10—填料、11—收集装置。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。
本发明萃取装置包括储料罐、增压泵，壳体，壳体由上往下依次包括圆柱体段和倒Y段，其中撞击区位于圆柱体段，出口区位于倒Y段。壳体上设有气体出口、压力计和温度计插口，气体出口安装放空阀，壳体内水平同轴对称设置直径、长度相同的进料管，流经萃取剂相侧的进料管中装有一个螺旋杆，由电机驱动，进行微滴化，进料管出口端安装有可调的喷嘴及用于传质的填料，出口区下方设有收集装置。本发明萃取装置壳体下部外形结构为倒Y型，外扩角度30o，使溶液在均匀混合后由出口减压流出，不仅影响混合效果，同时避免物料堵塞。萃取装置螺旋杆上设有4~6道螺旋线，螺旋线深度为0.4mm。萃取装置进料管出口端安装有可调的喷嘴，且两侧的喷嘴均设置成渐扩型，扩角为6o~8o，目的减小出口损失，有效增大撞击面积。萃取装置壳体内设有填料，所用填料为丝网填料，提高传质效率。本发明的萃取方法将含有待分离组份的溶液作为原料液相，含有萃取剂和稀释剂的混合溶液作为萃取剂相，萃取剂相通过增压泵、螺旋杆旋转后，得到较大的动能，萃取剂相按螺旋轨迹喷出，形成小液滴，与对侧的原料液相进行撞击，完成首次的传质混合，撞击后分散在填料中，进行二次均匀传质混合后，通过壳体出口区排出。萃取方法稀释剂的加入，有效防止乳化现象的产生；萃取剂与稀释剂的体积比为(1～5):(1～10)，例如体积比为1:1、2:3、3:5、4:7、5:9等，萃取剂选择磷酸三丁酯（TBP）、甲基异丁基甲酮（MIBK）或丁醇，从其中优选地萃取剂为磷酸三丁酯（TBP），稀释剂为柴油。
实施例1
萃取装置壳体3上部为圆柱体状，下部为倒Y状，壳体上设有气体出口5，压力计6和温度计4插口，气体出口安装放空阀，壳体内水平同轴对称设置的进料管8，其中，流经萃取剂相侧的进料管中装有一个螺旋杆7，由电机驱动，螺旋杆上设有4~6道螺旋线，螺旋线深度为0.4mm，进料管出口端安装有结构、直径均可调的喷嘴9，在喷嘴出口之间形成撞击区，为了强化传质混合，在撞击区下方设有填料，最终由出口区排出。
两股溶液经增压泵2的抽吸加压作用下，由进料管8流入反壳体3，在此过程中液体压力势能转化为动能，流入时，进料管中旋转的螺旋杆7将萃取剂相进行微滴化，使其形成细小液滴，由喷嘴9高速喷出，在撞击区域发生撞击，由于较高湍流强度，提高了其混合效率，混合传质的溶液在重力作用下进入填料中，溶液不断的分散和合并，增进了相际间的接触，减小了返混作用，提高了萃取效率，充分混合后通过壳体出口区排出，再经后续处理，完成萃取工作。
Claims (4)
1.一种撞击萃取装置，其特征在于，所述装置包括储料罐、增压泵、壳体、温度计、气体出口、压力计、螺旋杆、进料管、喷嘴、填料、收集装置；壳体上部外形结构为圆柱体状，下部外形结构为倒Y型，外扩角度为30o；壳体（3）上设置有温度计（4）、压力计（6）及安装放空阀的气体出口（5）；壳体内设有水平同轴对称设置的进料管（8）；喷嘴（9）和进料管相连，出口区下方设有收集装置（11）；萃取剂相侧的进料管中装有螺旋杆（7）；进料管出口端安装有可调的喷嘴，且两侧对置的喷嘴均设置成渐扩型，扩角为6o~8o；壳体内下部设有填料（10）。
2.根据权利要求1所述的一种撞击萃取装置，其特征在于，所述螺旋杆上设有4~6道螺旋线，螺旋线深度为0.4mm。
3.根据权利要求1所述的一种撞击萃取装置，其特征在于，所述填料为丝网填料。
4.一种撞击萃取方法，其特征在于，所述萃取方法将含有待分离组份的溶液作为原料液相，含有萃取剂和稀释剂的混合溶液作为萃取剂相，萃取剂相通过增压泵、螺旋杆旋转后，得到动能，萃取剂相按螺旋轨迹喷出，形成小液滴，与对侧的原料液相进行撞击，完成首次的传质混合，撞击后分散在填料中，进行二次均匀传质混合后，通过壳体出口区排出；萃取剂与稀释剂的体积比为（1~5）：（1~10）。
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