CN209696351U - 转盘式萃取分离塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种转盘式萃取分离塔，包括动态混合区和静态分离区，其中动态混合区包括塔体、转轴、动力装置和填料层，转轴位于整个萃取分离塔的中心轴位置，填料层包括中空环形结构的规整填料，通过支撑板和压板固定于转轴上；静态分离区包括与塔顶部相连的轻相分离区和与塔体底端相连的重相分离区。将中空环形的规整填料通过填料支撑板和压板固定在转轴上，充分利用规整填料旋转时的动力混合作用和填料的高效分离作用，避免了传统转盘式萃取塔的轴向返混，同时规整填料可以提供更大的接触面积，提高了传质效率，大大减少萃取塔高度带来的设备投资成本。

Description

转盘式萃取分离塔

技术领域

本实用新型属于液-液分离设备技术领域，具体为一种转盘式萃取分离塔。

背景技术

萃取，又称溶剂萃取或液液萃取，是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度或分配系数的不同来分离混合物的单元操作，广泛应用于化学、冶金、食品等工业。用于液-液萃取过程的设备，其通常是利用两种溶液重度的不同，或者外加能量，如搅拌、脉冲、振动等，将一种液体破碎成液滴，分散在连续的液体中，以提高质量传递效率，连续多次萃取过程都采用塔式萃取设备，如填料萃取塔、筛板萃取塔、转盘萃取塔、振动筛板塔、多级离心萃取塔等。

在转盘式萃取塔内，中间是由旋转的轴串起的大小、间距相同的多个转盘随着轴的旋转而做匀速转动。一种溶液被连续旋转转盘的离心作用被打碎并分散成液滴，另一种溶液作为连续相进入塔内，被打散的液滴分散在连续的溶液中，通过液滴与溶剂的接触，溶液中的一种或几种组分选择性地溶解在连续的溶剂中，进行质量传递。转盘式萃取塔因其结构简单，操作稳定，处理能力大，维护简便等特点，在工业应用上使用最为广泛。

填料萃取塔主要在塔内装有适宜的填料，轻相由底部进入，顶部排出；重相由顶部进入，底部排出。萃取操作时，连续相充满整个塔中，分散相由分布器分散成液滴进入填料层，在与连续相逆流接触中进行传质。填料层的作用除可以使液滴不断发生凝聚与再分散，以促进液滴的表面更新外，还可以减少轴向返混。填料萃取塔结构简单，操作方便，适合于处理腐蚀性料液，缺点是传质效率低，通常需要较高的气液流速对冲来实现液-液的混合分离。

转盘式萃取塔在进行工业放大时，影响其传质效率的最主要因素是分散相的存留分数和轴向返混，75%~90%的塔高是用来弥补轴向返混带来的传质推动力的降低，造成设备投资和成本的巨大浪费。

发明内容

针对上述问题，为了消除转盘塔内的轴向返混，提高传质效率，降低设备成本，本实用新型结合填料塔的优缺点，提出了一种新型的转盘式萃取分离塔。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种转盘式萃取分离塔，包括塔体，所述塔体顶部设有溢流口、其底部设有排液口；所述塔体上部设有重相入口、其下部设有轻相入口，所述塔体内中部作为动态混合区、其内顶部作为轻相分离区、其内底部作为重相分离区，所述塔体内中心设有转轴，所述转轴由位于塔体外的动力装置驱动；所述转轴中部安装有动态混合区规整填料，所述动态混合区规整填料其下面和上面分别通过动态混合区填料支撑板和动态混合区填料压板固定，所述动态混合区填料支撑板和动态混合区填料压板上均开有筛孔。

实施时，上述转盘式萃取分离塔包括动态混合区和静态分离区，动态混合区包括转轴和填料层，转轴位于整个萃取分离塔的中心轴位置，填料层为中空环形结构的规整填料，通过支撑板和压板固定于转轴上；静态分离区包括与塔顶部相连的轻相分离区和与塔体底端相连的重相分离区。动态混合区的填料层包括填料支撑板、填料压板和填料，填料支撑板上部放置填料，填料上部设置有填料压板，填料支撑板和填料压板上均开有筛孔。筛孔的孔径为1~10mm。动态混合区的填料层根据塔高和加工条件，可以由多个规整填料组成，各规整填料之间通过填料中间隔板隔开。中空环形结构的规整填料的内径与转轴外径相同，其外径与填料支撑板或填料压板外径相同。填料支撑板和填料压板的直径介于规整填料与塔内径之间。中空环形结构的规整填料的外径与塔内径的比例在0.65~0.85。规整填料优选波纹丝网填料，可以提供较高的比表面积和传质效率。

应用在多组分液-液混合物的萃取分离过程中，如重相（待分离的混合物）从物料储罐输送至塔上部的物料入口进料，轻相（溶剂）自塔下部萃取剂入口进入，二者在塔外电机带动转轴旋转的动态混合区内，通过高速旋转的规整填料内部进行混合、传质和分离，由于规整填料的网状结构和高效表面积，随轴转动时将混合区域划分成更加细小的小区域，不仅使得液体混合更加充分，也大大减少了液体的轴向返混，提高了传质与分离效率。分离后的轻相进入塔顶部的静态分离区，从塔顶溢流口处流出，输送至下级分离装置，如精馏塔，进行溶剂的回收和目的产物的进一步分离提纯；重相则位于塔底部的静态分离区，从塔底部的排液口排出，输送至后续分离装置，如精馏塔等进行下一步的产品混合物的分离。

静态分离区（包括位于顶部的轻相分离区和位于底部的重相分离区）内可以是空的区域，靠液体自身的密度差进行沉降分离；也可设有填料层来提高分离效率。具体为，所述轻相分离区内中心设有轻相分离区转轴套筒，所述轻相分离区转轴套筒底部和上部分别与塔体内壁之间固定有静态分离区填料支撑板和静态分离区填料压板，所述静态分离区填料支撑板和静态分离区填料压板之间安装有静态分离区填料。所述重相分离区内中心设有重相分离区转轴套筒，所述重相分离区转轴套筒中部和上部分别与塔体内壁之间固定有静态分离区填料支撑板和静态分离区填料压板，所述静态分离区填料支撑板和静态分离区填料压板之间安装有静态分离区填料。所述静态分离区填料支撑板和静态分离区填料压板上均开有筛孔。

实施时，静态分离区内可设有填料层，填料层包括填料支撑、填料压板和填料，填料支撑上放置填料，填料上设置有填料压板，填料可以为规整填料或散堆填料。转轴为三段式，转轴上部穿过轻相分离区转轴套筒后伸出塔体与动力装置连接、其下部穿入重相分离区转轴套筒，位于动态混合区内的转轴随动力装置转动，位于静态分离区的转轴部分外设有套筒，不随动力装置转动。

本实用新型的有益效果是：将中空环形的规整填料通过填料支撑板和压板固定在转轴上，充分利用规整填料旋转时的动力混合作用和填料的高效分离作用，避免了传统转盘式萃取塔的轴向返混，同时规整填料可以提供更大的接触面积，提高了传质效率，大大减少萃取塔高度带来的设备投资成本。

本实用新型设计合理，具有很好的实际应用及推广价值。

附图说明

图1表示转盘式萃取塔的结构示意图。

图2表示动态混合区的规整填料结构示意图。

图3表示填料支撑板或者填料压板上开设筛孔示意图。

图中：1-塔体，2-转轴，3-动力装置，4-动态混合区规整填料，5-动态混合区填料支撑板，6-动态混合区填料压板，7-填料中间隔板，8-静态分离区填料，9-第一静态分离区填料支撑板，9a-第二静态分离区填料支撑板，10-第一静态分离区填料压板，10a-第二静态分离区填料压板，11-轻相分离区转轴套筒，12-重相分离区转轴套筒，13-筛孔，14-溢流口，15-排液口，16-重相（物料）入口，17-轻相（萃取剂）入口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。

如图1所示，一种转盘式萃取分离塔，包括动态混合区和静态分离区。

具体包括塔体1，塔体1顶部设有溢流口14、其底部设有排液口15；塔体1上部设有重相（物料）入口16、其下部设有轻相（萃取剂）入口17，塔体1内中部作为动态混合区、其内顶部作为轻相分离区、其内底部作为重相分离区，塔体1内中心设有转轴2，转轴2由位于塔体1外的动力装置3驱动；转轴2中部安装有动态混合区规整填料4，动态混合区规整填料4其下面和上面分别通过动态混合区填料支撑板5和动态混合区填料压板6固定，动态混合区填料支撑板5和动态混合区填料压板6上均开有筛孔13，如图3所示。

根据塔体1不同的高度要求，转轴2中部安装有多块动态混合区规整填料4，各规整填料之间通过填料中间隔板7隔开。

轻相分离区内中心设有轻相分离区转轴套筒11，轻相分离区转轴套筒11底部和上部分别与塔体内壁之间固定有第一静态分离区填料支撑板9和第一静态分离区填料压板10，第一静态分离区填料支撑板9和第一静态分离区填料压板10之间安装有静态分离区填料8。重相分离区内中心设有重相分离区转轴套筒12，重相分离区转轴套筒12中部和上部分别与塔体内壁之间固定有第二静态分离区填料支撑板9a和第二静态分离区填料压板10a，第二静态分离区填料支撑板9a和第二静态分离区填料压板10a之间安装有静态分离区填料8。静态分离区填料支撑板和静态分离区填料压板上均开有筛孔13。

具体实施时，动态混合区包括转轴2、动力装置3和填料层，转轴2位于整个萃取分离塔的中心轴位置，通过电机和传动机构等动力装置带动旋转，为萃取塔提供外加能量。塔内的转轴为三段式，位于动态混合区内的转轴随动力装置转动；位于静态分离区的转轴部分外可以通过轴承设有轻相分离区转轴套筒11和重相分离区转轴套筒12，不随动力装置转动，减少对静态区溶液的扰动，提高分离效率。

动态混合区的填料层包括填料支撑板、填料压板和填料，填料为中空环形结构的规整填料（如图2所示），通过支撑板和压板固定于转轴上。填料支撑板上部放置填料，填料上部设置有填料压板，填料支撑板、填料压板可以通过螺栓结构固定安装于转轴的相应位置处，填料支撑板和填料压板上均开有筛孔，筛孔的孔径为1~10mm。该填料层可以由多个规整填料组成，各规整填料之间通过填料支撑板隔开。规整填料为中空环形结构，其内径与转轴外径相同，外径可以小于填料支撑板和填料压板的直径，也可以相同。且规整填料外径与塔内径的比例在0.65~0.85。其中，规整填料优选波纹丝网填料，可以提供较高的比表面积和传质效率。

静态分离区包括与塔顶部相连的轻相分离区和与塔体底端相连的重相分离区。静态分离区内可以是空的区域，靠液体自身的密度差进行沉降分离；也可设有填料层来提高分离效率，填料层包括填料支撑板、填料压板和填料，位于轻相分离区的填料支撑板和填料压板的内圆边缘分别与轻相分离区转轴套筒固定连接、填料支撑板和填料压板的外圆边缘则分别与塔内壁上部固定连接，位于重相分离区的填料支撑板和填料压板的内圆边缘分别与重相分离区转轴套筒固定连接、填料支撑板和填料压板的外圆边缘则分别与塔内壁下部固定连接，填料支撑板上放置填料，填料上设置有填料压板，填料可以为规整填料或散堆填料。

本实用新型具体应用在多组分液液混合物的萃取分离过程中，如重相（待分离的混合物）从物料储罐输送至塔上部进料，轻相（溶剂）自塔下部进入，二者在电机带动旋转的动态混合区内，通过高速旋转的规整填料内部进行混合、传质和分离，由于规整填料的网状结构和高效表面积，随轴转动时将混合区域划分成更加细小的小区域，不仅使得液体混合更加充分，也大大减少了液体的轴向返混，提高了传质与分离效率。分离后的轻相在塔顶部的轻相分离区通过沉降进一步分离，从塔顶溢流口处流出，输送至下级分离装置，如精馏塔，进行溶剂的回收和目的产物的进一步分离提纯；重相在塔底部的重相分离区通过沉降进一步分离，从塔底部的排液口排出，输送至后续分离装置，如精馏塔等进行下一步的产品混合物的分离。

以上结合具体的实施方式对本实用新型作出了进一步的阐述，但这仅是本实用新型的较佳实施方式，凡依本实用新型专利申请范围所述的特征及结构原理所做的等效变化，均包括于本实用新型专利申请的范围内。

Claims (8)

1.一种转盘式萃取分离塔，包括塔体（1），所述塔体（1）顶部设有溢流口（14）、其底部设有排液口（15）；其特征在于：所述塔体（1）上部设有重相入口（16）、其下部设有轻相入口（17），所述塔体（1）内中部作为动态混合区、其内顶部作为轻相分离区、其内底部作为重相分离区，所述塔体（1）内中心设有转轴（2），所述转轴（2）由位于塔体（1）外的动力装置（3）驱动；所述转轴（2）中部安装有动态混合区规整填料（4），所述动态混合区规整填料（4）其下面和上面分别通过动态混合区填料支撑板（5）和动态混合区填料压板（6）固定，所述动态混合区填料支撑板（5）和动态混合区填料压板（6）上均开有筛孔（13）。

2.根据权利要求1所述的转盘式萃取分离塔，其特征在于：所述转轴（2）中部安装有多块动态混合区规整填料（4），各规整填料之间通过填料中间隔板（7）隔开。

3.根据权利要求1或2所述的转盘式萃取分离塔，其特征在于：所述轻相分离区内中心设有轻相分离区转轴套筒（11），所述轻相分离区转轴套筒（11）与塔体内壁之间固定有第一静态分离区填料支撑板（9）和第一静态分离区填料压板（10），所述第一静态分离区填料支撑板（9）和第一静态分离区填料压板（10）之间安装有静态分离区填料（8），所述第一静态分离区填料支撑板（9）和第一静态分离区填料压板（10）上均开有筛孔（13）。

4.根据权利要求3所述的转盘式萃取分离塔，其特征在于：所述重相分离区内中心设有重相分离区转轴套筒（12），所述重相分离区转轴套筒（12）与塔体内壁之间固定有第二静态分离区填料支撑板（9a）和第二静态分离区填料压板（10a），所述第二静态分离区填料支撑板（9a）和第二静态分离区填料压板（10a）之间安装有静态分离区填料（8），所述第二静态分离区填料支撑板（9a）和第二静态分离区填料压板（10a）上均开有筛孔（13）。

5.根据权利要求4所述的转盘式萃取分离塔，其特征在于：所述静态分离区填料（8）为规整填料或者散堆填料。

6.根据权利要求1所述的转盘式萃取分离塔，其特征在于：所述动态混合区规整填料（4）为波纹丝网填料。

7.根据权利要求1所述的转盘式萃取分离塔，其特征在于：所述动态混合区规整填料（4）为中空环形结构，其内径与转轴（2）外径相同，其外径小于或者等于动态混合区填料支撑板（5）或者动态混合区填料压板（6）的外径、且与塔体（1）内径的比例在0.65~0.85。

8.根据权利要求3所述的转盘式萃取分离塔，其特征在于：所述筛孔（13）的孔径为1~10mm。