CN109908626A - 一种强化萃取器及包括其的高效萃取系统和萃取工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强化萃取器及包括其的高效萃取系统和萃取工艺，属于双氧水生产萃取领域，用于对双氧水中过量的有机碳进行净化，强化萃取器包括承压筒体，承压筒体包括可拆卸密封连接的封头和筒体，封头上设有物料进口，在封头内设有与物料进口连接的强化萃取头，强化萃取头用于强化混合溶剂和双氧水，在筒体与封头的连接处固设有管板，在管板上安装有分相聚结滤芯组，分相聚结滤芯组的入口端穿过管板开孔固定在管板上。本发明的强化萃取器能够有效去除双氧水中的有机碳，使用流程和操作简单，仅需控制溶剂循环流量和原料双氧水流量、溶剂补加及排出流量，通过溶剂及产品出口阀门控制强化萃取设备内的界面即可稳定生产。

Description

一种强化萃取器及包括其的高效萃取系统和萃取工艺

技术领域

本发明涉及双氧水生产萃取领域，特别是涉及一种强化萃取器及包括其的高效萃取系统。

背景技术

由于下游用户对双氧水品质的要求，双氧水生产及使用行业需要对双氧水中过量的有机碳进行净化。

现有净化工艺通常采用大孔径树脂吸附，由多个树脂吸附器进行切换以实现吸附-再生的循环。树脂再生用甲醇浸泡，将吸附在树脂微孔里的有机碳溶解出来，再使用纯水将甲醇清洗干净，脏甲醇及含甲醇的水用精馏塔精制回收再用。

但使用大孔径树脂—甲醇纯化存在以下缺点：1；树脂再生用的甲醇是易燃易爆的有机溶剂，而甲醇进入树脂微孔难以彻底清洗干净，当树脂再次吸附时与双氧水接触，剩余甲醇就会被氧化发热，甚至发生爆炸，安全问题尤为突出。2)设备较多，流程较复杂，投资及消耗比较大。3)需要再生和清洗，操作相对麻烦。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型的、安全高效便捷的强化萃取器及包括其的高效萃取系统。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种强化萃取器，用于对双氧水中过量的有机碳进行净化，包括承压筒体，所述承压筒体包括可拆卸密封连接的封头和筒体，所述封头上设有物料进口，在所述封头内设有与所述物料进口连接的强化萃取头，所述强化萃取头用于强化混合溶剂和双氧水，在所述筒体与封头的连接处固设有管板，在所述管板上安装有分相聚结滤芯组，分相聚结滤芯组的入口端穿过管板开孔固定在管板上。

进一步地，所述强化萃取头包括管道混合器和微混分散器，所述管道混合器连接在物料进口和微混分散器之间；所述微混分散器能使通过其的流体分散至微小液滴进行充分混合。

进一步地，所述微混分散器为内设定型金属粉末烧结材料的短管。

进一步地，所述管道混合器通过管法兰连接在物料进口和微混分散器之间。

进一步地，所述封头上设有封头法兰，所述筒体上设有筒体法兰，所述管板在封头法兰和筒体法兰之间对夹固定。

进一步地，所述分相聚结滤芯组包括多组分相聚结滤芯，所述分相聚结滤芯与管板之间的接触面上设有垫片密封。

进一步地，所述分相聚结滤芯组通过螺帽安装在管板上。

进一步地，所述封头上设有用于监测封头内压力的第一压力表，所述筒体上设有用于监测筒体内压力的第二压力表。

进一步地，所述筒体上设有用于将分相的双氧水和溶剂排出的双氧水出口和溶剂出口。

进一步地，所述筒体上设有用于监视筒体内分相界面情况的视镜。

进一步地，所述筒体上设有用于监测分相后的上、下界面的上界面计口和下界面计口。

进一步地，所述物料进口通过三通管连接有溶剂供给管和双氧水供给管。

进一步地，所述封头上还设有排放口。

另一方面，提供一种高效萃取系统，包括所述的强化萃取器，所述物料进口通过三通管连接溶剂供给管和双氧水供给管。

进一步地，所述溶剂供给管连接有溶剂循环槽和/或新溶剂输入管；所述双氧水供给管连接有双氧水槽和/或压力双氧水管。

进一步地，所述筒体设有用于输出分相液体的溶剂出口和双氧水出口，所述溶剂出口与溶剂循环槽连通；

进一步地，还包括溶剂泵，用于将新溶剂输入管或溶剂循环槽中的溶剂泵入所述强化萃取器中。

进一步地，还包括双氧水泵，用于将双氧水槽中双氧水泵入所述强化萃取器中。

进一步地，所述双氧水供给管上设有流量计。

进一步地，所述溶剂供给管上设有流量计。

进一步地，所述溶剂循环槽上设有液位计和溶剂排污口。

进一步地，所述溶剂为重芳烃或为重芳烃中的某单一组分，如偏三甲苯，邻三甲苯等，因为重芳烃为混合物，包含偏三甲苯，邻三甲苯等组分，使用较纯的单一组分萃取效率更高。

再一方面，提供一种双氧水高效萃取工艺，包括如下步骤：

1)将溶剂和需纯化的双氧水泵入强化萃取器中；

2)强化萃取：在强化萃取器的管道混合器进行预混合，然后进入强化萃取器中的微混分散器中将混合液被切分成微米级的液滴，在压力推动下实现高效传质，形成乳浊液；

3)分相萃取：在压力作用下乳浊液进入分相聚结滤芯，在分相聚结滤芯的作用下，双氧水液滴逐渐聚结变大，吸收了有机碳的溶剂液滴也逐渐聚结变大，从而实现了分相，将分相后的双氧水和溶剂分别排出，得到纯化后的双氧水。

进一步地，所述溶剂为重芳烃或其单一组分，如偏三甲苯，邻三甲苯等，吸收了有机碳的重芳烃密度较小从强化萃取器顶部留出，密度较大的双氧水从下部流出。

进一步地，所述微混分散器为内设定型金属粉末烧结材料的一段管。

进一步地，还包括：分相而出的溶剂返回溶剂循环槽进行循环利用，溶剂循环槽上设有排出脏溶剂的排出口，并补入新鲜溶剂进入到强化萃取器中。

进一步地，待纯化的双氧水有两种供给方式：通过存储在双氧水槽中泵入强化萃取器；或通过连接到压力双氧水管将双氧水输入到强化萃取器中。

进一步地，使用所述的高效萃取系统进行萃取。

采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：

1)本发明的强化萃取器能够有效去除双氧水中的有机碳，压力双氧水和压力溶剂按比例进入强化萃取器，在强化萃取器内进行强化萃取和聚结分相，然后排出溶剂和合格双氧水，溶剂循环使用。使用双氧水生产中所用的溶剂—重芳烃(或其单一组分，如偏三甲苯，邻三甲苯等)即可，无安全隐患，不需要通过树脂—甲醇净化工艺，使流程和操作简单，仅需控制溶剂循环流量和原料双氧水流量、溶剂补加及排出流量，通过溶剂及产品出口阀门控制强化萃取设备内的界面即可稳定生产。

2)本发明的强化萃取器的强化萃取头通过管道混合器进行预混合，避免上下分层，然后进入由定型金属粉末烧结材料制作的微混合分散器中，由于烧结材料含有大量极不规则的微孔，混合液被切分成微米级的液滴，在压力推动下实现高效传质，即强化萃取；双氧水中的有机碳溶解进入萃取溶剂，然后形成的乳浊液经过分相聚结滤芯的作用，双氧水液滴逐渐聚结变大，吸收了有机碳的溶剂液滴也逐渐聚结变大，从而实现了分相，密度大的双氧水从下部流出，密度小的溶剂从顶部流出。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明的强化萃取器的一个实施例的结构示意图；

图2是本发明的强化萃取器的另一个实施例的结构示意图；

图3是本发明的高效萃取系统的一个实施例的连接结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域技术人员。

本发明提供一种强化萃取器的实施例，如图1、图2所示，用于对双氧水中过量的有机碳进行净化，包括承压筒体100，承压筒体100包括可拆卸密封连接的封头17和筒体13，封头17上设有物料进口，在封头17内设有与物料进口170连接的强化萃取头，强化萃取头用于强化混合溶剂和双氧水，在筒体13与封头17的连接处固设有管板15，在管板15上安装有分相聚结滤芯组7，分相聚结滤芯组7的入口端穿过管板15开孔固定在管板15上。

本发明在使用时，从物料进口输入要纯化的双氧水和萃取溶剂，萃取溶剂可以使用双氧水生产中溶剂重芳烃(或其单一组分，如偏三甲苯，邻三甲苯等)，无安全隐患。通过强化萃取头强化混合溶剂和双氧水，将强化混合后的溶液穿过管板进入分相聚结滤芯组进行分相，通过强化混合溶剂将双氧水中的有机碳溶解并在分相聚结滤芯组进行分相，使流程和操作简单，仅需控制溶剂循环流量和原料双氧水流量、溶剂补加及排出流量，通过溶剂及产品出口阀门控制强化萃取设备内的界面即可稳定生产。

为了安装方便，封头17可以为凸形封头。

进一步地，强化萃取头包括管道混合器3和微混分散器4，管道混合器3连接在物料进口170和微混分散器4之间，微混分散器4能使通过其的流体分散至微小液滴进行充分混合。双氧水和萃取溶液从物料进口进入到管道混合器进行预混合，避免上下分层，然后进入由定型金属粉末烧结材料制作的微混合分散器，由于烧结材料含有大量极不规则的微孔，混合液被切分成微米级的液滴，在压力推动下实现高效传质，即强化萃取；双氧水中的有机碳溶解进入萃取溶剂，然后形成的乳浊液经过分相聚结滤芯组的作用，双氧水液滴逐渐聚结变大，吸收了有机碳的溶剂液滴也逐渐聚结变大，从而实现了分相，密度大的双氧水从下部流出，密度小的溶剂从顶部流出。

优选地，微混分散器4为内设定型金属粉末烧结材料的短管。由于烧结材料含有大量极不规则的微孔，混合液被切分成微米级的液滴，在压力推动下实现高效传质，即强化萃取；双氧水中的有机碳溶解进入萃取溶剂，然后形成的乳浊液经过分相聚结滤芯组的作用，双氧水液滴逐渐聚结变大，吸收了有机碳的溶剂液滴也逐渐聚结变大，从而实现了分相，密度大的双氧水从下部流出，密度小的溶剂从顶部流出。

为了方便检修和更换，管道混合器3通过管法兰连接在物料进口170和微混分散器4之间。

为了方便检修和更换，封头17上设有封头法兰61，筒体上设有筒体法兰6，管板15在封头法兰61和筒体法兰6之间对夹固定，并通过垫片密封。

进一步地，分相聚结滤芯组7包括多组分相聚结滤芯，分相聚结滤芯与管板15之间的接触面上设有垫片密封。

进一步地，分相聚结滤芯组7通过螺帽安装在管板15上。

进一步地，封头17上设有用于监测封头17内压力的第一压力表160，安装在封头17的第一压力表口16上，筒体上设有用于监测筒体内压力的第二压力表140，安装在封头17的第二压力表口14上，第一、二压力表口之间还连接有压差表146，通过压力表和压力差表对承压筒体内的萃取压力进行监控。

进一步地，筒体13上设有用于将分相的双氧水和溶剂排出的双氧水出口8和溶剂出口11。

进一步地，筒体13上设有用于监视筒体内分相界面情况的视镜12。

进一步地，筒体13上设有用于监测分相后的上、下界面的上界面计口10和下界面计口9，上、下界面计口上设有界面计90，通过界面计监控可以实现远程监控。

进一步地，物料进口170通过三通管连接有溶剂供给管1和双氧水供给管2。

进一步地，封头17上还设有排放口5。

本发明采用微孔滤芯材料(强化萃取头)作高效萃取部件，采用聚结器滤芯作为分相部件，可以有效降低双氧水有机碳含量，满足下游化工产品合成对双氧水的质量要求。

本发明能够有效避免燃烧爆炸等安全事故；使用本发明在双氧水有机碳含量达标的前提下，更能节约投资，减少占地面积以及减少原料消耗和能量消耗；使用本发明的处理流程操作简单。

另一方面，如图3所示，提供一种高效萃取系统，包括上述的强化萃取器，物料进口170通过三通管连接溶剂供给管1和双氧水供给管2。

进一步地，溶剂供给管1可以连接有溶剂循环槽101和/或新溶剂输入管105可以在溶剂循环槽101的出口安装溶剂泵103，用于将新溶剂输入管105或溶剂循环槽101中的溶剂泵入强化萃取器100中。

进一步地，通过在溶剂供给管1上设置流量计107，用于监测进入强化萃取器中的溶剂流量，并进行调节和控制。

双氧水供给管2可以连接有双氧水槽102和/或压力双氧水管106，也可以在双氧水槽102的出口安装双氧水泵104，用于将双氧水槽102中双氧水泵入强化萃取器100中。

通过在双氧水供给管2上设置流量计108，用于监测进入强化萃取器中的双氧水流量，并进行调节和控制。

进一步地，筒体13可以设有用于输出分相液体的溶剂出口11和双氧水出口8，溶剂出口11与溶剂循环槽101连通，使溶剂可以循环利用；

进一步地，溶剂循环槽101上可以设有液位计1012和溶剂排污口1011，溶剂排污口可以及时排出脏的溶剂。

进一步地，溶剂为重芳烃或其一成分，如偏三甲苯、邻三甲苯等。

本发明的萃取系统包括强化萃取器、溶剂循环槽、溶剂泵、双氧水泵、相关连接管道，设置补充溶剂、循环溶剂、双氧水流量计，设置强化萃取器法兰前后压差计、压力表，设置界面计、液位计及控制阀门。

再一方面，提供一种双氧水高效萃取工艺，可以使用上述的高效萃取系统进行萃取，包括如下步骤：

1)将溶剂和需纯化的双氧水泵入强化萃取器中；

2)强化萃取：在强化萃取器的管道混合器进行预混合，然后进入强化萃取器中的微混分散器中将混合液被切分成微米级的液滴，在压力推动下实现高效传质，形成乳浊液；

3)分相萃取：在压力作用下乳浊液进入分相聚结滤芯，在分相聚结滤芯的作用下，双氧水液滴逐渐聚结变大，吸收了有机碳的溶剂液滴也逐渐聚结变大，从而实现了分相，将分相后的双氧水和溶剂分别排出，得到纯化后的双氧水。

进一步地，所述溶剂为重芳烃或其单一组分，如偏三甲苯，邻三甲苯等，吸收了有机碳的溶剂密度较小从强化萃取器顶部留出，密度较大的双氧水从下部流出。

进一步地，所述微混分散器为内设定型金属粉末烧结材料的一段管。

进一步地，还包括：分相而出的溶剂返回溶剂循环槽进行循环利用，溶剂循环槽上设有排出脏溶剂的排出口，并补入新鲜溶剂进入到强化萃取器中。

进一步地，待纯化的双氧水有两种供给方式：通过存储在双氧水槽中泵入强化萃取器；或通过连接压力双氧水管将双氧水输入到强化萃取器中。

本发明在双氧水经双氧水泵加压后(供给方式一)或压力双氧水管(供给方式二)经流量计后和萃取溶剂经溶剂泵加压经流量计后一起进入强化萃取器物料进口，在萃取器的管道混合器进行预混合，避免上下分层，然后进入由定型金属粉末烧结材料制作的微混合分散器，由于烧结材料含有大量极不规则的微孔，混合液被切分成微米级的液滴，在压力推动下实现高效传质，即强化萃取；双氧水中的有机碳溶解进入萃取溶剂，然后形成的乳浊液经过分相聚结滤芯的作用，双氧水液滴逐渐聚结变大，吸收了有机碳的溶剂液滴也逐渐聚结变大，从而实现了分相，密度大的双氧水从下部流出，密度小的溶剂从顶部流出。

本发明设计新溶剂输入管将新鲜的溶剂经流量计后补入溶剂泵进口，脏溶剂根据溶剂循环槽液位排出双氧水配制工序。

本发明在强化萃取器法兰前后设压力表并设压差计，根据阻力了解分相器阻力。强化萃取器设有视镜和界面计，以指示调节双氧水和溶剂出口流量平衡。

本发明中使用双氧水生产所用的溶剂重芳烃做萃取溶剂，无安全隐患。使用本发明强化萃取器的流程仅需配置溶剂槽、溶剂泵及相关阀门、仪表(原料双氧水压力不足需配置升压泵)，投资费用少；溶剂循环使用，一边补入新溶剂，一边排出部分废溶剂，废溶剂补入双氧水生产系统，无需进行精制，原料消耗及能耗较少。本发明使流程和操作简单，仅需控制溶剂循环流量和原料双氧水流量、溶剂补加及排出流量，通过溶剂及产品出口阀门控制强化萃取设备内的界面即可稳定生产。

本发明通过将压力双氧水和压力溶剂按比例进入强化萃取器，在强化萃取器内进行强化萃取和聚结分相，然后排出合格双氧水和溶剂，溶剂循环使用，得到最大利用率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种强化萃取器，用于对双氧水中过量的有机碳进行净化，其特征在于，包括承压筒体，所述承压筒体包括可拆卸密封连接的封头和筒体，所述封头上设有物料进口，在所述封头内设有与所述物料进口连接的强化萃取头，所述强化萃取头用于强化混合溶剂和双氧水，在所述筒体与封头的连接处固设有管板，在所述管板上安装有分相聚结滤芯组，分相聚结滤芯组的入口端穿过管板开孔固定在管板上。

2.根据权利要求1所述的强化萃取器，其特征在于，所述强化萃取头包括管道混合器和微混分散器，所述管道混合器连接在物料进口和微混分散器之间；所述微混分散器能使通过其的流体分散至微小液滴进行充分混合。

3.根据权利要求2所述的强化萃取器，其特征在于，所述微混分散器为内设定型金属粉末烧结材料的短管；

和/或，所述管道混合器通过管法兰连接在物料进口和微混分散器之间。

4.根据权利要求1至3任一所述的强化萃取器，其特征在于，所述封头上设有封头法兰，所述筒体上设有筒体法兰，所述管板在封头法兰和筒体法兰之间对夹固定；

和/或，所述分相聚结滤芯组包括多组分相聚结滤芯，所述分相聚结滤芯与管板之间的接触面上设有垫片密封；

和/或，所述分相聚结滤芯组通过螺帽安装在管板上；

和/或，所述封头上设有用于监测封头内压力的第一压力表，所述筒体上设有用于监测筒体内压力的第二压力表；

和/或，所述筒体上设有用于将分相的双氧水和溶剂排出的双氧水出口和溶剂出口；

和/或，所述筒体上设有用于监视筒体内分相界面情况的视镜；

和/或，所述筒体上设有用于监测分相后的上、下界面的上界面计口和下界面计口，所述上界面计口和下界面计口连接有界面计；

和/或，所述物料进口通过三通管连接有溶剂供给管和双氧水供给管；

和/或，所述封头上还设有排放口。

5.一种高效萃取系统，其特征在于，包括权利要求1至4任一所述的强化萃取器，所述物料进口通过三通管连接溶剂供给管和双氧水供给管。

6.根据权利要求5所述的高效萃取系统，其特征在于，所述溶剂供给管连接有溶剂循环槽和/或新溶剂输入管；

所述双氧水供给管连接有双氧水槽和/或压力双氧水管。

7.根据权利要求6所述的高效萃取系统，其特征在于，所述筒体设有用于输出分相液体的溶剂出口和双氧水出口，所述溶剂出口与溶剂循环槽连通；

和/或，还包括溶剂泵，用于将新溶剂输入管或溶剂循环槽中的溶剂泵入所述强化萃取器中；

和/或，还包括双氧水泵，用于将双氧水槽中双氧水泵入所述强化萃取器中；

和/或，所述双氧水供给管上设有流量计；

和/或，所述溶剂供给管上设有流量计；

和/或，所述溶剂循环槽上设有液位计和溶剂排污口；

和/或，所述溶剂为重芳烃或为重芳烃中的某单一组分。

8.一种双氧水高效萃取工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)将溶剂和需纯化的双氧水泵入或压入强化萃取器中；

2)强化萃取：在强化萃取器的管道混合器进行预混合，然后进入强化萃取器中的微混分散器中将混合液被切分成微米级的液滴，在压力推动下实现高效传质，形成乳浊液；

3)分相萃取：在压力作用下乳浊液进入分相聚结滤芯，在分相聚结滤芯的作用下，双氧水液滴逐渐聚结变大，吸收了有机碳的溶剂液滴也逐渐聚结变大，从而实现了分相，将分相后的双氧水和溶剂分别排出，得到纯化后的双氧水。

9.根据权利要求8所述的双氧水高效萃取工艺，其特征在于，所述溶剂为重芳烃或其单一组分，如偏三甲苯，邻三甲苯等，吸收了有机碳的溶剂密度较小从强化萃取器顶部流出，密度较大的双氧水从下部流出；

和/或，所述微混分散器为内设定型金属粉末烧结材料的一段管。

10.根据权利要求8或9所述的双氧水高效萃取工艺，其特征在于，还包括：分相而出的溶剂返回溶剂循环槽进行循环利用，溶剂循环槽上设有排出脏溶剂的排出口，并补入新鲜溶剂进入到强化萃取器中；

和/或，待纯化的双氧水有两种供给方式：通过存储在双氧水槽中泵入强化萃取器；或通过连接压力双氧水管将双氧水输入到强化萃取器中；

和/或，使用权利要求5至7任一所述的高效萃取系统进行萃取。