CN1200051A - 多相萃取器 - Google Patents

Abstract

本文涉及一种多相萃取器,它具有至少两室(1,1a,2,2a),室的上部和下部通过连接通道4相连。此外各室安装有分散装置(3,4a),以便产生第一和第二分散相的液滴群。该多相萃取器还设置有供第一和第二分散相进入和流出的管口(8,9,10,11,8a,9a,10a,11a)。实际性的改进在于室(1,2)设置有位于连接通道4入口处的分离区(6,7)。

Description

多相萃取器

本发明涉及一种至少具有两室的多相萃取器，两室通过连接通道在其上部和下部相连，并装有分散装置及包括第一，第二，有时还有第三分散相的出口和入口。

这种类型的多相萃取器可应用于化学，湿法冶金，微生物及其它工业部门，以分离、萃取、浓缩和纯化物质。

已知实现三相液体萃取工艺的两室系统设备，其中两室的上部相连或者包含多孔隔板。两室被连续相充满，不溶于连续相的两种分散相呈液滴形式通过连续相。结果使物质从一种分散相(萃余液)经过连续相(亦称为液膜相)进入另一分散相(萃取相)(例如，可参见“Theoretische Grundlagen der chemischen Technologie”1984，Vol.18；No.6，pp.736-738)。

这种设备需要在其效率和扩大应用于多级流程方面加以改善。

从技术角度和所达到的效果的角度看来，由充满连续相液膜的第一和第二室组成的三相萃取器与已知设备最近似。两室具有将各相分散的装置，并通过溢流口互相连通，实现连续相循环。溢流以连接两室的下部和上部的管道来完成。萃取器装有第一和第二分散相的入口和出口(俄国专利申请No.94-015776/26(015406)27.04.94)。

欲被分散的相，即起始溶液，和萃取剂(萃取相)在相应的室中被分散装置分别分散为液滴，该液滴相经过连续相流动。由于第一和第二室中乳液之间的比重差别，通过上下溢流即产生连续相循环，结果使欲被萃取的物质从一室转移到另一室并从被分散的第一相进入第二相。

已知的三相萃取器的缺点在于，循环连续相可能将分散相的液滴从一室夹带到另一室，这种现象造成设备效率降低和萃取相沾污，特别是在由于循环动量(第一和第二室乳液比重之间的差别)的增强引起萃余相和萃取相之间流比增加的情况下，这种现象更为加剧。

另一缺点是不能在这种萃取器中实现多组分连续萃取，即萃取器不能应用于要求选择分离多组分混合物的工艺过程(起始溶液各个组分的分离)。

在从烯溶液中萃取和浓缩物质时，例如从废水中提取金属，萃余相和萃取相的流比可能大于2-10。在这种情况下，已知萃取器的设计不能再提高效率。

本发明的目的在于改善多相萃取器的效率。本发明的目的还在于开发一种实现多组分连续萃取的多相萃取器。

从上述设备着手，为实现上述目标，本发明通过在多级萃取器的两室设置分离区，该分离区位于连接通道的入口处。

按照优选实施方案，第二室在其上部和下部与第三室连通。

这些室容纳在一个壳体中，并用公用隔板隔开是有利的。

本发明的改进在于，在带有上部与下部连通室的第一级之下串联布置另一些具有连通室的级，其间各级的相互连通是藉助于孔板(筛板)，分散相穿过这些多孔板流动。

优选的多相萃取器在多孔板上装有连通管，以便在各级之间传送连续相，还在壳体上装有连续相的入口和出口。

该实施方案包括有安置在连接通道或溢流口的入口处的分离区或分离室，防止连续相循环流将液滴从一室夹带入另一室。将壳体中的两室用公用隔板分开的布置亦对此有贡献。在这种情况下，构成溢流口的连接通道的截面大为增加，而从一室转入另一室的连续相流速减小。

第二室与第三室的连接实质上提供了一种以第二室为共用室的全新的多室系统。这种设计以及再加上第三分散相的入口和出口及分散装置，就能够实现多组分连续萃取工艺过程。

各室在其上下端连通可实现过程的各种工艺方案。例如，欲被分散的第二相可用作起始溶液。从其中分离的组份通过连续相转移到第一和第三分散相。另外，起始混合物亦可以连续相的方式供料，其间，连续相的各种组份萃入不同的分散相。

在第一和第二室下面附设类似结构的室(多级串联)就可在多相萃取器中实现物质多级分离过程。带有连续相入口和出口和用于级间传送的连结管的萃取器方案创造了用液膜方法和三相萃取实现分离过程的先决条件。

图1-3表示本发明之三相萃取器的三种可能方案，图4-6表示另一些多相萃取器方案。

图1表示藉助于固定位置的起液膜作用的循环连续相实现物质分离的单级萃取器。

图2和图3为多级三相萃取器，其中各室布置于一个壳体内。

按照图2的萃取器，其分离级的多个室均用垂直板16这种形式的公用隔板再分隔开。按照图3的萃取器，这种隔板的形式为置于中心的同心管16。在这种情况下，室1置于外环室，而另一室2则置于中心管16之中，这样，这种萃取器的结构方式为圆柱设备。

在所有这些实施方案中，原则上三相萃取器包括第一室1和第二室2，两者皆装置有分散装置3。在其上部和下部室1和室2均通过连接通道或溢流口4相连。根据分散相不同，相接触界面座位于室1和2的连接的上部和下部。三相萃取器的室1和室2包括分离区或分离室6和7，其安置在连接4或溢流口的进口处，萃取器安装有第一和第二分散相的进口8和9，出口10和11。

按照图2和图3的多级萃取器包括另一些串联的室1和室2，它们安置在最上面的第一室和第二室之下，还安装有连续相入口12和出口13以及在上下室之间传送连续相从一级到一级的连续管14。不同级的室1和室2通过孔板15筛板相互连接，孔板作为相邻级之间的分散装置。在一个级中，室1和室2用公用隔板16隔开，隔板16分别安置在下孔板15的上面和上孔板15的下面。

三相萃取器运行的基本原理如下：第一和第二室充满连续相。欲被分散的第一相和第二相经入口8和9和分散装置3进入室内。根据接触液体的比重不同。分散相的液滴在1和2室中向上或向下流动并聚结在界面5处。分散和聚结过程在多级设备的每个级内重复进行。在第二和以下的级内(按照相流的运动)欲被分散的相的分散是通过孔板15来实现。两种分散相通过出口10和11从萃取器流出。

当液滴流通过室1和室2运动时，生成不同比重的乳液。其结果使连续相作上升运动，而在另一边则作下降运动。这就使连续相在室1和2之间通过分离区6和7产生循环，分离区位于连接通道4的入口处。

当连续相流过室1和室2的分离区6和7时，连续相夹带的分散相微滴得到分离。这样，由第一和第二分散相流混合造成的分离过程效率的损失可以明显的降低。

分散相的液滴的夹带或带走取决于分离区6和7和连接通道4中连续相的流速。用安置在壳体中的隔板隔开室1和2的结果(图2和3)，连接通道4的截面大为增加，从而进一步降低连续相的速度，使液滴达到更好的分离。因此，利用了一种简单而又有效的分离区6和7的结构，使分散相呈液体溢流形式(水力学分层)。

三相萃取器可作为用液膜或多相萃取设备分离物质的置。

在第一种情况下，起始溶液(萃余液)呈分散相形式进入室1和室2，欲萃取的物质被连续相萃取。由循环连续相(这里作为液膜)萃取之物质被转移到另一室，在那里用第二分散相(萃取相)进行再萃取。连续相的循环可以是固定的(图1)或是贯流的(图2，3)。在后一种情况下，含有至少两个组份的起始溶液经过入口12(图2，3)进入萃取器，欲被萃取的各种组份经由不同的分散相在室1和室2萃取。在多级柱式设备中发生连续相和分散相的逆向接触。连续相通过上室和下室之间的连接管14从一级流入另一级，并通过出口13流出萃取设备。

上述多相萃取器能够在萃余相和萃取相之间流比大和流比变化情况下有效地进行分离过程。

图4表示多组分萃取过程的一种单级萃取器。在这里，所有的分散相的比重皆大于连续相的比重。连续相为萃余相或料液相；分散相表示萃取相。如图5和6所示萃取器的全部室均分布在柱内。

根据图6的剖面图表示室呈圆柱形的方案布置。第一和第三室，分别表示为1a和3a，布置在圆环形室中，而第二室2a则布置在中心管中。

根据图4-6的多相萃取器基本上由第一、第二和第三室组成，分别表示为1a，2a和3a，每个室皆安装有分散装置4a。第一和第三室，分别表示为1a和3a，在其上部和下部与第二室2a相连。萃取器装有第一和第二和第三分散相的入口6a、7a、8和出口9a，10a和11a。

根据图5的多级萃取器安装有附加的1a室、2a室和3a室，这些室排列在最上级的三个室的下面，还安装有连续相入口12a和出口13a。

根据图4-6多级萃取器运行的基本原理如下：

第一，第二和第三室，分别表示为1a，2a和3a被连续相充满。欲被分散的第一相、第二相和第三相经入口6a，7a和8a和分散装置4a进料。根据进行接触溶液的比重不同，分散相的液滴在1a，2a和3a室中向上或向下流动并在相界面聚结。在多级萃取器中，分散和聚结过程在每一级重复进行。在第二室和以后各级的室中欲被分散的相通过隔开相邻级的孔板14a达到分散。第一相、第二相和第三相经9a、10a和11a流出。

在室1a，2a和3a中，由于乳液之间比重不同的结果，连续相在第二室2a向下流动，而在第一和第三室，分别表示为1a和3a，向上流动，从而在各室之间经由上部和下部连接形成循环(参见图4和5)。亦有可能达到逆流循环。在这种情况下，在第二室2a中产生向下流动，而在1a和3a室中则发生向下流动。

在多室系统中，第二室2a与第三室3a的连接结果，使连续相从第二室2a开始产生数个循环回路，这时，亦出现到达液流的混合，这就使起始溶液的组份在各分散相之间分配。

Claims (5)

1.一种具有至少两室(1，1a，2，2a)的多相萃取器，其室的上部和下部通过连接通道(4)连接和安装有分散装置(3，4a)，并包括第一和第二分散相的入口和出口(8，9，10，11，8a，9a，10a，11a)，其特征在于，室(1，2)包括位于连接通道(4)入口处的分离区(6，7)。

2.权利要求1的设备，其特征在于，第二室(2a)在其上部和下部与第三室(3a)相连。

3.权利要求1和2的设备，其特征在于，多个室容纳在一个壳体内，并用公用隔板(16)隔开。

4.权利要求1-3的设备，其特征在于，在带有多个相互连通室的第一级下面，串联排列另外一些带有多个相互连接室的级，其中各级藉助于多孔板(15，14a)连接在一起，分散相经多孔板流动。

5.权利要求4的设备，其特征在于，连接管(14)位于多孔板(15)处，以及在各级之间转移连续相，并在壳体上设置有连续相的出入口(12，13)。

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