CN1136937C - 一种采用气体搅动的填料塔萃取方法及其所用设备 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种采用气体搅动的填料塔萃取方法及其设备。本方法包括在萃取过程中，使气体从塔底进入填料塔萃取塔，通过分布器均匀地进入填料层底部，经过填料层后从塔顶流出。本发明的采用气体搅动的填料塔萃取方法达到了强化两相的接触和传质、大幅度提高萃取过程传质系数和效率之目的，特别是在使用新型、高效填料之基础上，采用本发明的气体搅动技术，将会取得更好效果。
Description
本发明涉及在石油化工、湿法冶金、原子能化工等生产过程的萃取方法，特别是一种采用气体搅动的填料塔萃取方法及其所用设备。
工业上，萃取技术已得到广泛应用，如石油化工生产过程中润滑油精制、芳烃抽提等，湿法冶金中的铜萃取、镍钴分离和稀土元素的分离等。提高萃取装置的性能和萃取过程的效率，对降低萃取过程溶剂消耗和用于溶剂回收与再生的能耗、降低生产过程成本、提高产品质量和收率、实现能源和资源充分利用等有重要意义。特别是某些难分离体系往往需要上百个理论级来实现产品的提纯和净化，对萃取装置的性能和萃取过程的效率提出了更高要求。
液-液两相的接触与传质性能是决定萃取过程效率的关键。在萃取塔中加入性能良好的填料，可以有效地改善两相的接触和传质性能，提高传质系数，降低塔体高度和设备投资。因此，填料塔萃取技术在工业上已得到了广泛应用，然而如何进一步提高萃取过程的传质系数和效率，是科学家一直在不断探索的课题。一些学者将精力集中于开发新型、高效的填料上，例如新开发的QH-1、QH-2填料使传质系数比普通填料高30-40％，取得了不错的效果；另一些学者则在填料塔萃取装置中引入脉冲技术，使萃取过程传质系数提高大约1倍。但总的说来.这些方法的效果都是非常有限的，特别是装置的大型化是脉冲技术应用上需要解决的的难题。
本发明的目的是提供一种利用现有的填料塔萃取塔采用由下而上的气体搅动，从而强化液液两相的接触和传质、大幅度提高萃取过程传质系数和效率的萃取方法。
本发明的另一个目的是提供一种上述采用气体搅动的填料塔萃取方法所用设备。
本发明的采用气体搅动的填料塔萃取方法包括在萃取过程中，使重相液从填料层的上方流入，经过填料层从下方流出，轻相液从填料层的下方进入塔内，经过填料层从上方流出：特别是使气体以空塔速度为0.1mm/s-80mm/s从塔底进入填料塔萃取塔，通过分布器均匀地进入填料层底部，经过填料层后从塔顶流出。在气体在填料层内迅速上升的过程中，会受到填料的作用而不断破碎、再聚合、再破碎，对液层进行强烈冲击和搅动，并使液滴不断破碎，液-液接触表面不断更新；同时气体搅动作用还有助于消除填料内的“死角”和沟流。
其中，所述气体可为空气或惰性气体，如氮气。即对于不含易燃易爆成分的体系，可以使用空气作搅动的气体；对于含易燃易爆成分的体系，应使用氮气等惰性气体。
所述的填料包括各种散装填料、规整填料、复合填料、混装填料等，当然优选各种高效填料；根据需要，填料可以是分段装填，也可是连续装填；同时也可以是不同类型的填料按规定的方式和比例混合装填。
本发明的采用气体搅动的填料塔萃取方法达到了强化两相的接触和传质、大幅度提高萃取过程传质系数和效率之目的，特别是在使用新型、高效填料之基础上，采用本发明的气体搅动技术，将会取得更好效果。
本发明的采用气体搅动的填料塔萃取方法所用设备可以包括各种不同类型填料的萃取塔。所述萃取塔均包括塔底轻相液进口、塔顶轻相液出口、塔顶重相液入口、塔底重相液出口、液体分布器、填料层和填料层支撑板。萃取时，先将气体在塔前与轻相液体混合，然后经同一入口，一起从塔底经轻相液体分布器均匀地进入填料层底部分布器。
本发明的采用气体搅动的填料塔萃取方法所用设备还可以包括在填料塔萃取塔的塔底设一个气体入口，使气体从这个单独的入口从填料塔萃取塔的塔底通过气体分布器均匀地进入填料底部。
本发明的采用气体搅动的填料塔萃取方法所用设备还可以包括：当气速较大时，在塔顶轻相出口之上增加一小段填料层，在塔顶气体与轻相液体分离时，可以起到捕捉轻相液滴、回收液体之目的。所述此小段填料层高可为0.05-2m。
本发明的采用气体搅动的填料塔萃取方法所用设备还可以包括：当气速较小时，在塔顶预留一定高度的气液分离空间，即可实现气液分离。这是因为，所用气速较小，气体从萃取塔顶部所带走的轻相液体量非常少，一般不需要配置专门的轻相液体回收装置。
本发明的采用气体搅动的填料塔萃取方法所用设备还可以包括一个气液分离器；即当塔顶无足够的的气液分离空间时，可使气体与轻相液体一起离开萃取塔顶，进入专门的气液分离器进行分离。
本发明的采用气体搅动的填料塔萃取方法所用设备只需在现有设备的基础上稍加改动，即可实现本方法。
下面结合附图和实施例进一步描述本发明
附图1为气体单独进塔时用的填料塔萃取塔结构示意图。
附图2为气体与轻相液体混合进塔时用的填料塔萃取塔结构示意图。
附图3为连接有气液分离器的填料塔萃取塔结构示意图。
其中，标号2为萃取塔顶轻相液出口；3为萃取塔顶气体出口；4为用于捕捉轻相液滴、回收轻相液体的填料层；5为萃取塔顶填料层支撑板；6为萃取塔顶重相液入口；7为萃取塔填料层；8为萃取塔填料层支撑板；9为用于搅动的气体的分布器；10为萃取塔底轻相液进口；11为萃取塔底重相液出口；12为用于搅动的气体的进口；13为塔顶气体与轻相液体分离的空间；14为用于搅动的气体和萃取塔底轻相液共用的分布器；15为用于搅动的气体和萃取塔底轻相液共用的进口；16为气体与轻相液共用的出口；17为气液分离器入口；18为气液分离器的气体出口；19为气液分离器；20为气液分离器的轻相液出口。
搅动气体进入填料塔萃取塔的方式之一是采用如图一所示的填料塔萃取塔，即气体从单独的入口12进入填料塔萃取塔的塔底，通过气体分布器9均匀地进入填料底部。
搅动气体进入填料塔萃取塔的方式之二是采用如图二所示的填料塔萃取塔，即气体在塔前与轻相液体混合后经同一入口15，一起从塔底经轻相液体分布器均匀地进入填料层底部分布器14。
当进入萃取塔的气速较大时，采用如图一所示的填料塔萃取塔，在塔顶轻相出口之上增加一小段高0.5m的填料层4，即可起到捕捉轻相液滴、回收液体之目的。
当进入萃取塔的气速较小时，采用如图二所示的填料塔萃取塔，即在塔顶预留一定高度的气液分离空间13，即可实现气液分离。这是因为，所用气速较小，气体从萃取塔顶部所带走的轻相液体量非常少，一般不需要配置专门的轻相液体回收装置。
当塔顶气体与轻相液体分离的空间不够大时，可采用如图三所示的填料塔萃取塔，即可使气体与轻相液体一起离开萃取塔顶出口16，进入专门的气液分离器19。
以煤油-苯甲酸-水体系、板波填料塔萃取塔、附图1的流程为例：以含苯甲酸的煤油为分散相，从10进入萃取塔，经萃取后从2离开萃取塔；水为连续相，从6进入萃取塔，与煤油逆流接触与传质后从11离开萃取塔。水、煤油空塔速度分别保持为1.4mm/s、2.3mm/s。用于搅动的空气从12进入，从3离开萃取塔。当空气空塔速度从0mm/s逐渐提高到11mm/s时，过程传质系数迅速增大。当空气空塔速度小于11mm/s时，空气流速越大，其搅动作用越强，过程传质系数越高；与未采用气体搅动技术相比，当在上述液体负荷下，气体空塔速度为11mm/s时，传质系数提高幅度可达2.5倍以上；但过分提高空气流速，则会使分散相过分分散、乳化，传质系数反而下降，其至液泛。
Claims (6)
1、一种采用气体搅动的填料塔萃取方法，它包括在填料塔萃取过程中，使重相液从填料层的上方流入，经过填料层从下方流出，轻相液从填料层的下方进入塔内，经过填料层从上方流出，其特征是还包括使气体以空塔速度为0.1mm/s-80mm/s从塔底进入填料塔萃取塔，通过分布器均匀地进入填料层底部，经过填料层后从塔顶流出。
2、如权利要求1所述的萃取方法，其特征是所述气体为空气或惰性气体。
3、一种如权利要求1-2所述的采用气体搅动的填料塔萃取方法所用设备，包括塔底轻相液进口、塔顶轻相液出口、塔顶重相液入口、塔底重相液出口、液体分布器、填料层和填料层支撑板的各种不同类型填料的萃取塔；其特征是还包括在填料塔萃取塔的塔底设有气体入口，且与塔内填料底部的气体分布器相连。
4、如权利要求3所述的设备，其特征是还包括在塔顶轻相出口之上增加一段0.05-2.0m高的填料层。
5、如权利要求3所述的设备，其特征是还包括在塔顶预留一定高度的气液分离空间。
6、如权利要求3所述的设备，其特征是还包括在萃取塔的顶部出口连接一个气液分离器。
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