CN208038522U - 一种快速分相的萃取槽 - Google Patents

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吴声
廖春生
程福祥
张玻
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Abstract

本实用新型公开了一种快速分相的萃取槽,包括槽体;槽体内设有相互间隔且交错的第一挡板(3)和第二挡板(4),第一挡板(3)与槽体的顶部连接并与槽体的内壁围成混合室(1),第二挡板(4)与槽体的底部连接并与槽体的内壁围成澄清室(2);混合室(1)内设有搅拌器(6);澄清室(2)末端紧挨槽体的侧壁板部位设有与前后两级相邻槽体的混合室相贯通的入口,所述的入口分别设在上部的有机相(Ⅱ)上回流通道和下部的水相(Ⅰ)下泄放通道,澄清室(2)内至少设置一层与液体流动方向相垂直的纤维网(5),在第一挡板(3)和第二挡板(4)中间放有填料箱和填料。本实用新型结构简单,使用维护简便,应用于生产中能使得萃取级效率提高。

Description

一种快速分相的萃取槽
技术领域
本实用新型涉及湿法冶金萃取槽或混合澄清器,具体涉及一种适用于稀有金属或稀土萃取的快速分相的萃取槽。
背景技术
萃取主要用来分离液体或固体混合物,利用原料液中各组分在适当的溶剂中溶解度的差异而实现混合液中组分的分离,通过萃取将多种组分共存的混合溶液中,选择性将某一种溶质A转移到萃取剂中,从而达到分离与富集的目的。
溶剂萃取已在原子能、湿法冶金、生物化工、石油化工等领域广泛应用,目前,工业上常用的萃取设备主要有萃取柱、离心萃取器、混合澄清槽几大类。其中,混合澄清槽因其具有高效率、操作弹性大、扩大设计比可靠等优点得以广泛应用。早在1929年,Holley和Mott即研制了第一个混合澄清器单元装置。箱式混合澄清槽最早是由英国windscale工厂发明的,后来英国戴维.玛吉公司(Davy Mckee)研制出“联合混合澄清萃取槽”,也称为“CMS萃取器”(CMS ConcePt),被认为是混合澄清萃取器研制的重大进展。利用水力学平衡关系并借助于搅拌器剪切离心力产生抽吸作用,重相由后一级澄清室经过重相口进入混合室,而轻相由前一级澄清室自行流入混合室。混合液进入该级澄清室进行分相。就混合澄清槽同一级而言,两相是并流的,但就整个箱式混合澄清槽来讲,两相是逆流的。
现有的稀有金属或稀土萃取分离提纯的分离设备萃取槽,普遍采用带潜室下进料型和有机相、重相靠压力降自流型,其原理是将有机相和重相引入萃取槽的混合室,在混合室的搅拌桨作用下使有机相和重相混合、相互扩散实现反应,混合相流入澄清室,混合相中的有机相和重相在重力作用下相互分离并澄清,完成一次萃取反应。分出的有机相和重相,反向流入相邻的另一级萃取槽并重复上述的有机相和重相混合、分层澄清。稀有金属或稀土分离一般需要将70-130级萃取槽串联起来,才能完成稀有金属或稀土的分离。上述的分离设备最大的缺点是萃取槽级效率低,因此需要很多级萃取槽进行多次的分离,酸碱消耗大,萃取槽积压萃取有机相、稀有金属或稀土量多,电耗大,占地面积广,特别对分离困难、分离系数小的稀有金属或稀土,需要技术复杂的工艺和萃取剂,效率低,费用高。
就萃取槽级效率低的问题,前人也做了很多有益的尝试。申请号为CN200920050991.9的“一种双澄清室逆流混合萃取槽”的专利申请,澄清室分为上下两个,上澄清室的下部和下澄清室的上部在本级混合室回流。从混合室的上部进入重相,下部进入有机相,在混合室中心的平桨搅拌器搅拌作用中充分混合,重相、有机相相互逆流使萃取反应连续进行。有机相、重相能充分地相互交错接触,不断更新,使萃取反应更快、更彻底进行。平桨搅拌器高速旋转形成的负压,把相邻澄清室的重相、有机相吸入混合室,使萃取槽能够多级串联,实现连续、平稳运行。
申请号为CN02220427.X的“一种改进的稀土分离用萃取槽”的专利申请,采用玻璃钢整体结构,在上口及周边有加强板(筋),周边转角及底面转角成弧形结构,无萃取死角。
申请号为200520069968.6的“单元稀土萃取槽”的专利申请,增加了“L”形澄清隔板,水相直接流出,油和三相进入澄清隔板继续澄清,收集斗将有机中的水回流至水相避免三相的阻隔。此装置可将三相清理的时间延长一倍,萃取产量和纯度提高。
申请号为2006200293450的“一种可以分离有机相和水相并单独对水相进行操作的萃取槽”的专利申请认为常规萃取槽中有机相与水相始终是互相接触的,在特定条件下,不希望有机相与水相接触,例如需要氧化水相中的某种元素,加入的氧化剂会与有机相发生反应,或者被有机相萃取。在这种情况下,采用的常见方法是将水相引入到单独的反应釜进行反应,然后再返回萃取槽。本方法在澄清室架设有机相挡板,形成了一个反应室,保证仅有水相进入,避免有机干扰,解决了物料流通匹配,萃余液的总铈含量从2-5g/L降低到<1g/L,铈收率由95%提高到>99%。
申请号为2009200508920的“复合萃取槽”的专利申请中反萃槽固定在支架的下部;萃取槽位于反萃槽的上方,并固定在支架的上部;萃取槽与反萃槽之间设有液体相通的上下槽连通管。萃取槽与反萃槽结合成为一个整体,可以只使用1台电机,通过传动机构使各混合室的搅拌器同时运转,操作与维护较为简便;同时,萃取槽比反萃槽位高,萃取槽中的有机相能顺利地流入反萃槽中,运行安全可靠。
申请号为200710079699的“一种混合澄清萃取槽”,在澄清室设置一根回流管通至混合室,使两相流比为10-60的情况下,保证混合室两相的混合相比小于4。萃取箱周围包敷保温层,上部设置盖板,槽体内设置加热管,萃取槽混合室上部采用水封,澄清室上部设置盖板密封,澄清室和混合室隔板上部留有孔隙,便于澄清室挥发气体排入混合室一并回收。槽澄清室设置挡板,加强分相效果,挡板纵向两端带有多排小孔。
但以上萃取槽存在着加工不便,对现有槽体改动过大的问题,级效率提高效果有限的问题,且所有澄清室均仅采用重力自然沉降,沉降速度慢,澄清效果差。
实用新型内容
针对现有技术中存在的缺陷,本实用新型的目的在于提供一种快速分相的萃取槽,在现有的萃取槽基础上,通过增大连续相中的分散相颗粒直径,提高颗粒沉降的速度,缩短了澄清时间,提高级效率。
为实现上述目的,本实用新型采用的技术方案如下:
一种快速分相分相的萃取槽,包括槽体;槽体内设有相互间隔且交错的第一挡板和第二挡板,第一挡板与槽体的顶部连接并与槽体的内壁围成混合室,第二挡板与槽体的底部连接并与槽体的内壁围成澄清室;
混合室内设有搅拌器,澄清室末端紧挨槽体的侧壁板部位设有可与前后两级相邻槽体的混合室相贯通的入口,所述的入口分别设在上部的有机相Ⅱ上回流通道和下部的水相Ⅰ下泄放通道,澄清室内至少设置一层与液体流动方向相垂直的纤维网,在第一挡板和第二挡板中间放有填料箱和填料。
进一步,如上所述的萃取槽,所述的纤维网完全置于澄清室的水相和有机相中。
进一步,如上所述的萃取槽,所述的纤维网置于澄清室底部的水相中。
进一步,如上所述的萃取槽,所述的纤维网置于澄清室上部的有机相中。
进一步,如上所述的萃取槽,所述的纤维网可以安装多级,优选的纤维网层数为2-4层。
进一步,如上所述的萃取槽,所述的纤维网固定于澄清室的中空支撑架或中空插板上。
进一步,如上所述的萃取槽,所述的纤维网可多层折叠固定于中空支撑架或中空插板上。
再进一步,如上所述的萃取槽,所述的中空支撑架置于槽体侧壁的插槽内,中空支撑架能够在插槽内上下移动。
更进一步,如上所述的萃取槽,所述的中空插板置于槽体侧壁的插槽内,中空插板能够在插槽内上下移动。
进一步,如上所述的萃取槽,所述的填料箱包括箱体、隔板及支架,箱体为圆柱体或长方体,内部采用支架撑起一个或多个与液体流动方向相垂直的隔板,箱体及隔板均设有多孔介质流动通道。填料为多孔波纹板,在隔板上多层叠加,并采用支架压在隔板上方固定。
更进一步,如上所述的萃取槽,所述的填料箱和填料采用聚丙烯PP或聚氯乙烯PVC或聚四氟乙烯PTFE或玻璃钢或不锈钢或金属涂防腐涂料中的一种或一种以上制备而成。
本实用新型的效果如下:本实用新型由于在不改变现有萃取槽总体结构的基础上,在以下方向有明显提高:
1、增加了固定在中空支撑架或中空插板上的纤维网,从而使油水混合体系的分散相经过纤维网时,分散相优先润湿在纤维表面,并不断碰撞、聚结成较大的液滴,当遇到两个纤维的交叉时颗粒长大脱离纤维表面。分散相在纤维表面汇聚成更大的颗粒从连续相中沉降出来。由于颗粒的长大极大的提高了沉降速度,相应的提高了澄清效果。
2、在软材质的纤维网分离前,先经过硬材质组成的填料箱进行预分离。波纹板利用油水比重差及材质的亲油特性,油珠在板的波峰处分离去除。借鉴浅池沉降原理,波纹板过水断面变化,水流呈扩散、收缩状态交替流动,产生了脉动(正弦)水流,使油珠之间碰撞几率增加,促使小油滴变大加快油水分离。油水混合溶液中常含有金属屑、皮带残片、沉淀结晶等固体颗粒,极易堵塞纤维网,甚至于划破软质纤维网,此类固体颗粒均会被硬质的填料拦截去除。
3、本实用新型结构简单,一次性投入成本低,使用维护简便,应用于生产中能使得萃取级效率提高,分离效果变好,产品纯度提高,产品杂质减少,酸碱消耗降低,减少存槽量,废水排放中污染物降低。
附图说明
图1为本实用新型实施例1中的萃取槽剖面图;
图2为本实用新型实施例2中的萃取槽剖面图;
图3为本实用新型实施例3中的萃取槽剖面图。
具体实施方式
本实用新型的核心思想是:现有的萃取槽存在着加工不变、级效率低的问题,澄清室均采用重力自然沉降,沉降速度慢,澄清效果差。本实用新型依据斯托克斯公式:
由公式我们知道:沉降速度V与油中水分直径D的平方成正比,与水油的密度差P成正比,与油的粘度η成反比。通过增大水分直径,扩大油水密度差,减小油液粘度可以提高沉降分离速度,从而提高分离效率。在萃取分离体系中,由于有机相和水相的确定,导致油水密度差、粘度均已固定,若能增大颗粒的直径则能大幅增加沉降速度以提高澄清效率,缩短沉降时间。
下面结合说明书附图与具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
图1示出了本实用新型实施例1中一种快速分相萃取槽的剖面图,该萃取槽包括槽体;槽体由上端与槽体的顶板固定联结的第一挡板3和下端与槽体底板固定联结的第二挡板4分隔为混合室1和澄清室2;在混合室内设有搅拌器6;在澄清室2末端紧挨槽体的侧壁板部位设有可与前后两级相邻槽体的混合室相贯通的入口,入口分别设在上部的有机相Ⅱ上回流通道和下部的水相Ⅰ下泄放通道,其特征在于:澄清室2内与液体流动方向相垂直的设置至少一层纤维网5,纤维网5固定于澄清室2的中空支撑架或中空插板上,中空支撑架和中空插板置于槽体侧壁的插槽内,能够在插槽内上下移动;中空支撑架和中空插板也可以由铁丝与木棍组成,起到固定纤维网5的作用。
其中,纤维网5可以根据需要安装多级,最好是2-4层。纤维网5可完全插入澄清室中,有机相和水相均经过纤维网;纤维网5也可大部分在澄清室底部的水相Ⅰ中以加快水相的澄清;纤维网5也可大部分在澄清室上部的有机相Ⅱ中以加快有机相的澄清;纤维网5根据需要选用亲油疏水材质或者亲水疏油材质。纤维网5的纤维选自聚四氟乙烯、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、尼龙、玻纤、不锈钢等材料或复合材料。
在第一挡板3和第二挡板4中间放有内置填料的填料箱7,油水混合相经过填料去除夹带的固体颗粒起到保护纤维网的作用,并进行油水的简单预分离。所述的填料箱包括箱体、隔板及支架,箱体为圆柱体或长方体,内部采用支架撑起一个或多个与液体流动方向相垂直的隔板,箱体及隔板均设有多孔介质流动通道,填料为多孔波纹板,在隔板上多层叠加,并采用支架压在隔板上方固定。所述的填料箱和填料采用聚丙烯PP或聚氯乙烯PVC或聚四氟乙烯PTFE或玻璃钢或不锈钢或金属涂防腐涂料中的一种或一种以上制备而成。
下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的说明。
实施例1
图1示出了实施例1中的萃取槽的剖面图,该实施例中在第一挡板3和第二挡板4中间放有内置填料的填料箱7,油水混合相经过填料去除夹带的固体颗粒起到保护纤维网的作用,并进行油水的简单预分离。纤维网5完全插入澄清室的水相Ⅰ和有机相Ⅱ中,应用于高纯稀土的萃取分离过程。本实施例中在萃取槽中增加了4层覆盖有纤维网5的中空插板,有机相和水相完全经过纤维网聚结,颗粒的直径增大,大幅增加了颗粒沉降速度,提高澄清效率,缩短沉降时间。所述的填料箱和填料采用聚丙烯PP制备而成。
通过本实用新型所述的萃取槽,与已有技术同等条件下比较,澄清效果明显提高,稀土夹带减少,稀土产品纯度由原先的99.99%提高至99.999%。
实施例2
图2示出了实施例2中萃取槽的剖面图,该实施例中在第一挡板3和第二挡板4中间放有内置填料的填料箱7,油水混合相经过填料去除夹带的固体颗粒起到保护纤维网的作用,并进行油水的简单预分离。纤维网5大部分插入澄清室水相Ⅰ中,以加速水相的澄清,有机相可自然通过,应用于金属萃取的最后,此时水相中的金属离子已完全进入有机相,水相做为萃取废水排放。常规直接澄清排放的废水中含有较多的有机相液滴,造成排放废水含油量、磷、COD较高。所述的填料箱和填料采用玻璃钢制备而成。
本实施例在萃取槽中增加了4层覆盖有亲油疏水材料纤维网5的中空支撑架,水相快速通过,油滴在纤维网上聚结长大快速上浮,排放废水中的含油量、磷、COD指标均大幅下降。
实施例3
图3示出了实施例3中萃取槽的剖面图,该实施例中在第一挡板3和第二挡板4中间放有内置填料的填料箱7,油水混合相经过填料去除夹带的固体颗粒起到保护纤维网的作用,并进行油水的简单预分离。纤维网5大部分插入在澄清室上部的有机相Ⅱ中,以加快有机相的澄清,水相可自然通过,应用于硫酸稀土P204萃取转型过程中,稀土金属从水相Ⅰ进入P204有机相中,水相残余为硫酸溶液。因有机相中存在的小水滴包含硫酸,导致最终稀土产品含杂质SO4 2-。所述的填料箱采用聚四氟乙烯PTFE制备而成,所述的填料采用聚氯乙烯PVC制备而成。
本实施例在萃取槽中增加了2层覆盖有亲水疏油材料纤维网5的中空插板,油相快速通过,水滴在纤维网上聚结长大快速下降,有机相中夹带的SO4 2-明显降低65%以上。
显然,本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样,倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内,则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种快速分相的萃取槽,包括槽体;槽体内设有相互间隔且交错的第一挡板(3)和第二挡板(4),第一挡板(3)与槽体的顶部连接并与槽体的内壁围成混合室(1),第二挡板(4)与槽体的底部连接并与槽体的内壁围成澄清室(2);
混合室(1)内设有搅拌器(6);澄清室(2)末端紧挨槽体的侧壁板部位设有与前后两级相邻槽体的混合室相贯通的入口,所述的入口分别设在上部的有机相(Ⅱ)上回流通道和下部的水相(Ⅰ)下泄放通道,其特征在于:澄清室(2)内至少设置一层与液体流动方向相垂直的纤维网(5),在第一挡板(3)和第二挡板(4)中间放有填料箱和填料;
所述的填料箱包括箱体、隔板及支架,箱体为圆柱体或长方体,内部采用支架撑起一个或多个与液体流动方向相垂直的隔板,箱体及隔板均设有多孔介质流动通道,填料为多孔波纹板,在隔板上多层叠加,并采用支架压在隔板上方固定。
2.如权利要求1所述的一种快速分相的萃取槽,其特征在于:所述的纤维网(5)完全置于澄清室(2)的水相(Ⅰ)和有机相(Ⅱ)中。
3.如权利要求1所述的一种快速分相的萃取槽,其特征在于:所述的纤维网(5)置于澄清室(2)底部的水相(Ⅰ)中。
4.如权利要求1所述的一种快速分相的萃取槽,其特征在于:所述的纤维网(5)置于澄清室(2)上部的有机相(Ⅱ)中。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的一种快速分相的萃取槽,其特征在于:所述纤维网(5)的层数为2-4层。
6.如权利要求1所述的一种快速分相的萃取槽,其特征在于:所述的纤维网(5)固定于澄清室的中空支撑架或中空插板上。
7.如权利要求6所述的一种快速分相的萃取槽,其特征在于:所述的纤维网(5)多层折叠固定于中空支撑架或中空插板上。
8.如权利要求6或7所述的一种快速分相的萃取槽,其特征在于:所述的中空支撑架置于槽体侧壁的插槽内。
9.如权利要求6或7所述的一种快速分相的萃取槽,其特征在于:所述的中空插板置于槽体侧壁的插槽内。
10.如权利要求1所述的一种快速分相的萃取槽,其特征在于:所述的填料箱和填料采用聚丙烯PP或聚氯乙烯PVC或聚四氟乙烯PTFE或玻璃钢或不锈钢或金属涂防腐涂料中的一种或一种以上制备而成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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