CN209865382U - 一种多级管式液-液离心萃取机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多级管式液‑液离心萃取机，包括电机，电机通过法兰连接在机座上，电机的轴通过连轴器连接在主轴上，主轴通过轴承固定在上端盖和下端盖上，机座固定在上端盖上，上端盖与下端盖之间设有至少一个萃取模块单元；每个萃取模块单元包括导流管，导流管焊接在上端盖的中心孔上或隔板的中心孔上，所述的主轴上套有搅拌器和转盘，转盘上固定有转筒，转筒设于导流管的外侧，转筒上固定有堰板，转筒的外侧设有外筒，相邻两个萃取模块单元的外筒之间通过隔板卡接。本实用新型实现多次萃取或反萃取操作、多次萃取+多次反萃取操作或多次萃取+多次反萃取+多次萃取操作，拆卸方便，加工容易，易于彻底清洁，适应GMP法规要求。

Description

一种多级管式液-液离心萃取机

技术领域

本实用新型涉及一种多级管式液-液离心萃取机，属于液-液离心萃取机领域。

背景技术

利用离心力实现液-液萃取的技术在上个世纪七八十年代就已经得到了长足的发展，出现了许多种圆筒式离心萃取机，广泛应用在核原料萃取分离行业，如：连续接触型的波式离心萃取机、德拉瓦式离心萃取机；分级接触式的鲁威斯达式离心萃取机、管式高速离心萃取机、LX式离心萃取机、BXP式圆筒离心萃取机等，这此离心萃取机的出现，极大地推动了萃取技术的现代化发展进程。但是，仔细分析这些离心萃取机的结构和功能，均或多或少存在一些不足，影响这些离心萃取机在原料药化工合成过程中的推广和使用。

众所周知，原料药在化工合成过程中，几乎是离不开液-液萃取分离，近二三十年来，随着GMP法规的推广，低残留、易清洗这两项要求，将许多高效的液 -液分离设备拒在原料药合成的门外，使这些先进的萃取设备无法在原料药合成行业得到有效的推广和使用，同时，也限制了原料药合成行业的自动化升级改造进程。下面我们就对现有的离心萃取机一一地加以阐述。[以下内容大部分引自《圆筒式离心萃取机》叶春林，原子能出版社，2007年12月]

波式离心萃取机(连续接触式)：波式离心萃取机的转鼓里装有带筛孔的同心圆筒。重相从转鼓中心引入，轻相经中心的轴封由转鼓的外缘引入。在离心力的作用下，重相通过同心圆筒的筛孔甩到转鼓边缘经中心轴封引出，轻相被重相挤向中心，在同心圆筒筛孔处两相发生激烈的逆流接触传质。该设备的优点是转速高、离心力大、处理量大、持液量相对较小；不足之处是制造维护困难、投资费用高。此外，由于轻重两相的混合只发生在筛孔处，无法达到十分有效的混合，所以两相接触面积受限，单台设备理论级数很难做高。同时，由于这种设备无法做得很小，只能应用于大批量的连续化生产过程中，无法很好地适用于小批量、多批次和多次萃取的工况。而且，该设备的最大问题是，拆卸困难，难以做到彻底清洁，满足不了GMP法规的要求。

德拉瓦式离心萃取机(连续接触式)：德拉瓦式离心萃取机的转鼓内设置了许多同心圆筒。该同心圆筒外表面带有螺旋状肋板，每个圆筒的一端都开有流动口，另一端与转鼓外壳密封。在同心圆筒放入转鼓时，液体流动口要交错排列。轻相从转鼓外缘引入，重相从转鼓中心引入，两相液体在螺旋流道里逆向运动，重相通过圆筒的流动口向外流动，轻相通过圆筒流动口向圆心流动。两相反复通过流动口，进行多次逆流混合而提高萃取效率。该设备的优点是采用了逆流萃取的方式，萃取效率有所提高，处理量大，但由于液体流动通道尺寸过大，内部没有填料，导致轻重两相不能进行十分有效的混合，传质效率不是十分理想，所以单机很难达到较高的萃取级数。同时，由于这种设备无法做得很小，只能应用于大批量的连续化生产过程中，无法很好地适用于小批量、多批次和多次萃取的工况。此外，该设备的最大问题是，拆卸困难，难以做到彻底清洁，满足不了GMP 法规的要求。

鲁威斯达式离心萃取机(分级接触式)：鲁威斯达式离心萃取机的转鼓内设有三个混合澄清级。混合区靠近中心轴，澄清区在其外围。混合区的泵轮有混合和抽吸两相液体实现传质和逆流运动的作用。该设备优点是处理量大，有三个理论级，但其结构复杂，制造和维护费用较高。同时，由于这种设备持液量偏大，只有三个理论级数，只能应用于大批量的萃取级数不多于三次的连续化生产过程中，无法很好地适用于小批量、多批次和四次以上萃取的工况。而且该设备同样也存在拆卸困难，难以做到彻底清洁的问题，满足不了GMP法规的要求。

管式高速离心萃取机(分级接触式)：管式高速离心萃取机可以夏普列斯为代表，管内设有三个混合澄清级，它可在20000r/min的高速下旋转，产生的离心力可达重力的一万倍，因此分离效果很好，常用来分离比较贵重处理量不大的物料。该设备的优点是分离效果好，但由于其转速很高，对动平衡要求十分严格，加工精度要求高，所以制造比较困难。同时，由于其只有三个理论级数，所以也不适用萃取级数要求较多的萃取操作，推广也受到限制。

LX式离心萃取机(分级接触式)：LX式离心萃取机在转鼓里有8个混合澄清级装配在一根竖轴上，每级用固定不转的圆盘进行混合(液体旋转)，澄清区在混合区外围。LX式离心萃取机的特点是在一根竖轴上可串联多个混合澄清级，该设备结构紧凑，萃取级数高，但转鼓结构复杂，制造成本高，拆卸困难，难以做到彻底清洁，满足不了GMP法规的要求。同时，由于该机轻相和重相分别只有一个进料口，无法单机满足多次萃取+多次反萃取的工况需求。

BXP式圆筒式离心萃取机：BXP式圆筒式离心萃取机转鼓是上悬的，在一根竖轴上装有转鼓和搅拌器，借以进行混合澄清过程，该设备的优点是结构简单，加工制造容易，费用低，易于维护。该机美中不足的是，由于其结构过于简单，所以单机只能完成一个理论级的萃取操作，对于理论级数要求较多的工况，单台设备无法满足要求，必须采用多台设备串联才能完成操作，存在占地空间相对较大的问题，目前核工业、石化行业和制药行业广泛应用的大多数离心萃取机基本都是由这个机型衍生而来，只不过在结构上略有优化而已。

通过上述分析，不难发现，现有离心萃取机要在原料药化工合成分离过程中很好地应用，均受到一定的限制。到目前为止，受原料药批次多、批量小、萃取次数多(同时还需要反萃取)低残留和设备清洁要求高等生产特点的制约，仍然无法找到一款能够很好地适用于原料药化工合成分离过程的液-液离心萃取机，因此，需要不断地探索研究，对这些液-液离心萃取机加以修正改进，制造出更适用于原料药化工合成分离过程的液-液离心萃取机。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：解决了如何简化离心萃取机的结构、便于拆卸和清洁，以及同时进行多次萃取和多次反萃取操作的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供了一种多级管式液- 液离心萃取机，其特征在于，包括电机，电机通过法兰连接在机座上，电机的轴通过连轴器连接在主轴上，主轴通过轴承固定在上端盖和下端盖上，机座固定在上端盖上，上端盖与下端盖之间设有至少一个萃取模块单元；每个萃取模块单元包括导流管，导流管焊接在上端盖的中心孔上或隔板的中心孔上，所述的主轴上套有搅拌器和转盘，搅拌器设于导流管与主轴之间，转盘设于搅拌器和导流管的下方，转盘上固定有转筒，转筒设于导流管的外侧，转筒上固定有堰板，转筒的外侧设有外筒，相邻两个萃取模块单元的外筒之间通过隔板卡接。

优选地，所述的上端盖与下端盖之间通过第五螺丝连接。

优选地，所述的外筒卡在上端盖与下端盖之间或上端盖与隔板之间或相邻两个隔板之间或隔板与下端盖之间。

优选地，所述的轴承分别镶嵌在机座和下端盖上。

优选地，所述的主轴上通过螺纹固定有压盖；压盖设于机座与上端盖之间。

优选地，所述的导流管与套在主轴上的搅拌器共同组成进料搅拌系统；萃取模块单元的转盘、转筒和堰板组成一个离心沉降分层区；堰板由两块结构不同互相相嵌的法兰组成。

优选地，所述的机座、隔板、转筒、转盘、下端盖上均设有使多个萃取模块单元串联并连通的进出料口。

优选地，所述的机座上设有第一进料口；上端盖上设有一个氮气进口和一个尾气排放口；转盘上设有第一内部物料出口；转筒上设有第三内部物料出口；隔板上设有径向设置的第二进料口、第一出料口以及轴向设置的第二内部物料出口；下端盖上设有轴向设置的第二出料口和第三出料口。

本实用新型的有益效果是：由于本实用新型的一种多级管式液-液离心萃取机采用了机座进料、隔板进出料、下端盖出料的方式，解决了现有离心萃取机只能一次进料、一次出料的单一方式，使多级萃取模块单元随机组合成为了可能。

又由于该离心萃取机采用了萃取模块单元组合结构，各个萃取模块单元可根据萃取工艺需要，随机组合，单机实现多次萃取或反萃取操作、多次萃取+多次反萃取操作或多次萃取+多次反萃取+多次萃取操作，弥补了现有离心萃取机要么只能做萃取，要么只能做反萃取的不足。

又由于该离心萃取机是萃取模块单元组合结构，所以拆卸方便，加工容易，易于彻底清洁，弥补了现有大多数离心萃取机结构复杂，拆卸困难，难于彻底清洁的不足。

又由于该机采用了特殊结构的堰板和转筒，该堰板可根据萃取工艺需求，选择将轻相或重相排出机外，同时，将重相或轻相通过转筒内的通道，输送到下一个萃取模块单元，形成多级组合的串联操作方式。

又由于该机各部件之间采用了螺丝连接方式，所以拆卸十分方便。

本实用新型由多个萃取模块单元组成，根据萃取工艺中萃取次数和反萃取次数的要求，各萃取模块单元可随机搭配组合，单机实现多次萃取或反萃取操作、多次萃取+多次反萃取操作或多次萃取+多次反萃取+多次萃取操作，由于萃取机的萃取部件是模块化组合方式，所以使用后，可根据清洁要求，将各模块拆卸清洁，很好的解决了现有其它液-液离心萃取机无法同时进行多次萃取和多次反萃取操作、结构复杂、拆卸困难、难清洁等问题，同时，由于该机持液量非常小，所以能够很好地应用于原料药化工合成分离过程，适应GMP法规要求。

附图说明

图1a为一种多级管式液-液离心萃取机的结构示意图；

图1b为图1a上半部分的局部放大图；

图1c为图1a下半部分的局部放大图；

图2a为机座的结构示意图；

图2b为图2a的仰视图；

图3a为上端盖的结构示意图；

图3b为图3a的俯视图；

图4a为堰板的结构示意图(一)；

图4b为图4a的俯视图；

图4c为图4a的仰视图；

图4d为堰板的结构示意图(二)；

图4e为图4d的俯视图；

图4f为图4d的仰视图；

图5a为转筒的结构示意图；

图5b为图5a的俯视图；

图5c为图5a的仰视图；

图6a为隔板的结构示意图；

图6b为图6a的俯视图；

图7为搅拌器的结构示意图；

图8a为转盘的结构示意图；

图8b为图8a的俯视图；

图8c为图8a的仰视图；

图9a为下端盖的结构示意图；

图9b为图9a的仰视图。

具体实施方式

为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本实用新型为一种多级管式液-液离心萃取机，如图1a-图1c所示，其包括电机181-A、机座(如图2a-图2b所示)、连轴器181-B、主轴181-V、第一轴承 181-F、第二轴承181-W、第三轴承181-X、第一轴承盖181-E、第二轴承盖181-U、第三轴承盖181-Z、上端盖181-H(如图3a-图3b所示)、萃取模块单元、外筒 181-J及下端盖181-Y(如图9a-图9b所示)。电机181-A通过法兰连接在机座上，法兰与机座之间通过第一螺丝L1连接，电机的轴通过连轴器181-B和第二螺丝 L2连接在主轴181-V上，主轴181-V通过轴承(即第一轴承181-F、第二轴承 181-W、第三轴承181-X)固定在上端盖181-H和下端盖181-Y上，机座通过第四螺丝L4连接固定在上端盖181-H上，上端盖181-H与下端盖181-Y之间设有至少一个萃取模块单元。

本实施例中，上端盖181-H与下端盖181-Y之间设有6个萃取模块单元。

萃取模块单元包括两个类型，一个类型是将轻相送入下个萃取模块单元，将重相送到萃取机外；另一个类型是将重相送入下个萃取模块单元，将轻相送到萃取机外。这两个类型的萃取模块单元，可根据萃取工艺的要求，选择性的进行组合，使本萃取机具备了多次萃取+多次反萃取同时进行的功能。每个萃取模块单元可以完成一次萃取(或反萃取)操作，不同的萃取模块单元之间相互组合，可以完成多次萃取、多次反萃取或多次萃取与多次反萃取的组合。

每个萃取模块单元包括导流管181-G.、搅拌器181-Q(如图7所示)、堰板 (如图4a-图4f所示)、转筒181-R(如图5a-图5c所示)、转盘181-S(如图8a- 图8c所示)及隔板181-I(如图6a-图6b所示)。上端盖181-H和隔板181-I的中心孔上均焊接有导流管181-G.，搅拌器181-Q套在主轴181-V上，转盘181-S套在主轴181-V上，搅拌器181-Q设于导流管181-G与主轴181-V之间，转盘181-S 设于搅拌器181-Q和导流管181-G的下方，转筒181-R通过螺丝固定在转盘181-S 上，转筒181-R设于导流管181-G的外侧，堰板通过第六螺丝L6固定在转筒181-R 上。转筒181-R的外侧设有外筒181-J，隔板181-I卡在外筒181-J上，相邻两个萃取模块单元的外筒181-J之间通过隔板181-I卡接，外筒181-J卡在上端盖181-H 和下端盖181-Y之间(或卡在隔板181-I之间)，即外筒181-J卡在上端盖181-H 与下端盖181-Y之间或上端盖181-H与隔板181-I之间或相邻两个隔板181-I之间或隔板181-I与下端盖181-Y之间。上端盖181-H和下端盖181-Y之间通过第五螺丝L5相连，第一轴承181-F镶嵌在机座上，第二轴承181-W和第三轴承 181-X镶嵌在下端盖181-Y上。压盖181-T通过螺纹固定在主轴181-V上，压盖 181-T设于机座与上端盖181-H之间。轴承上均设有轴承盖。，即第一轴承盖181-E通过第三螺丝L3固定在机座上，第二轴承盖181-U、第三轴承盖181-Z分别通过第七螺丝L7和第八螺丝L8固定在下端盖181-Y上。

机座上设有若干个第一进料口01，用来进料和调节进料的流量，第一进料口01的数量根据需要确定。上端盖181-H上设有一个氮气进口02和一个尾气排放口03，用来保证萃取机内部空间始终处理于氮封状态，确保安全运行。导流管181-G.与套在主轴181-V上的搅拌器181-Q共同组成进料搅拌系统，确保进料过程中轻重两相充分混合，提升萃取效果。导流管181-G.用于将机座上第一进料口01进来的物料送到相邻的搅拌系统内。萃取模块单元介于上端盖181-H和下端盖181-Y之间，萃取模块单元的数量根据实际萃取工艺所需的萃取次数确定。萃取模块单元的转盘181-S、转筒181-R和堰板组成一个离心沉降分层区，用来将搅拌系统充分混合后的轻重两相的混合物加以分离，在离心力的作用下，重相层紧贴转筒，轻相层紧贴重相，两相在堰板处有一个清晰的轴向环形分层界面，重相经过堰板径向出料孔流出萃取模块单元，轻相经过堰板中心孔流出萃取模块单元。流出萃取模块单元的轻、重两相，根据萃取工艺要求，或进入下一级萃取模块单元，或排出离心萃取机外，进入后道工序。隔板181-I上设有径向设置的第二进料口07和第一出料口08，分别用于完成每个萃取模块单元的进、出料和排净。

如图2a、图2b所示，机座包括上机座181-C和下机座181-D。下机座181-D 与上端盖181-H固定连接，压盖181-T设于下机座181-D内，连轴器181-B、第一轴承盖181-E、第一轴承181-F均设于上机座181-C内。

堰板是由两块结构不同互相相嵌的法兰组成，堰板分两个类型，不同类型的堰板决定了不同类型的萃取模块单元。如图4a-图4f所示，堰板为第一法兰181-K 和第三法兰181-N的组合或为第二法兰181-M和第四法兰181-O的组合。

外筒181-J分成若干段，每段之间装有隔板181-I，隔板181-I用于分隔各萃取模块单元。外筒181-J分成与萃取模块单元相同的数量，方便萃取模块单元的拆卸。主轴181-V上装有若干个搅拌器181-Q，搅拌器181-Q的数量与萃取模块单元的数量相同，每个搅拌器181-Q对应一个导流管181-G.，导流管181-G.与搅拌器181-Q套在一起，组成一个进料搅拌系统，用于将轻重两相搅拌混合均匀。主轴181-V上装有若干个转盘181-S，转盘181-S上装有转筒181-R、转筒181-R 上装有堰板，转盘181-S、转筒181-R和堰板组成一个离心沉降区，用来将搅拌系统混合均匀后的轻重两相的混合物分成轻相和重相两层。

如图5a-图5c所示，转筒181-R上设有若干个第三内部物料出口06，用来将本萃取模块单元的轻相或重相，根据萃取工艺要求，输送到下一个萃取模块单元。转盘181-S上设有若干个第一内部物料出口04，用来将本萃取模块单元的轻相或重相，根据萃取工艺要求，输送到下一个萃取模块单元。下端盖181-Y上设有轴向设置的第二出料口09和第三出料口10，用来将最后一个萃取模块单元的轻相和重相，输送到萃取机外。

机座、隔板181-I、转筒181-R、转盘181-S、下端盖181-Y上均设有若干个进(或出)料口，使多个萃取模块单元串联成为可能。

本实施例中，轻重两相分别通过机座底部的径向第一进料口01进入到上端盖181-H上的凹陷区，然后通过凹陷区的中心环孔进入到搅拌器181-Q和导流管 181-G之间的环形空间内，在这里经过搅拌，混合均匀后，在导流管181-G的下端流出，进入到由转盘181-S、转筒181-R和堰板形成的沉降区内，在这个沉降区内，进行离心沉降，最终分成轻相和重相两层，重相层紧贴在转筒181-R内壁上，轻相层紧贴在重相层的内表面上。重相通过堰板的径向通道流出本萃取模块单元，轻相通过堰板中心环形孔流出本萃取模块单元。根据萃取工艺中轻相或重相萃取次数的需求，轻相或重相，可选择性地通过出第三内部物料出口06或第一出料口08进入到下一个萃取模块单元或流出离心萃取机外。

本实施例中，如果要进行多次萃取(以轻相萃取重相为例)，操作过程是：轻重两相首先从机座底部的第一进料口01进入到上端盖181-H内部凹陷区，然后经过凹陷区的中心环孔进入到的搅拌器181-Q和导流管181-G之间的环形空间内，在这里经过搅拌，混合均匀后，在导流管181-G的下端流出，进入到由转盘 181-S、转筒181-R和堰板形成的沉降区内，在这个沉降区内，进行离心沉降，最终分成两层，重相层紧贴在转筒181-R内壁上，轻相紧贴在重相层的内表面上。重相通过堰板的径向通道流出本模块单元，从内部出料口06进入下一模块单元的隔板凹陷区，轻相通过堰板中心环形孔流出本模块单元，从出料口08流出离心萃取机外，进入下一个工序。然后，新鲜的轻相溶剂，通过所述隔板的进料孔 07进入到隔板中央的凹陷区内，与从上一萃取模块单元的第三内部物料出口06 出来的物料相遇，通过隔板181-I中心环孔，进入搅拌器181-Q和导流管181-G 之间的环形空间内，在这里经过搅拌，混合均匀后，在导流管181-G的下端流出，进入到下一个由转盘181-S、转筒181-R和堰板形成的沉降区内，在这个沉降区内，进行离心沉降，最终分成两层，重相层紧贴在所述转筒内壁上，轻相层紧贴在重相层的内表面上。重相通过堰板的径向通道流出本萃取模块单元，从第三内部物料出口06进入下一萃取模块单元的隔板凹陷区，轻相通过堰板中心环形孔流出本模块单元，从第一出料口08流出离心萃取机外，进入下一个工序。以此类推，需要萃取几次，就设计几个模块单元。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“轴向”、“径向”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述实施例只是对本实用新型优选实施方案的描述，不作为对本实用新型范围的限定，在不脱离本实用新型设计思路的基础上，对本实用新型技术方案中任意部件做出的任何变形和改造，均应落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多级管式液-液离心萃取机，其特征在于，包括电机(181-A)，电机(181-A)通过法兰连接在机座上，电机的轴通过连轴器(181-B)连接在主轴(181-V)上，主轴(181-V)通过轴承固定在上端盖(181-H)和下端盖(181-Y)上，机座固定在上端盖(181-H)上，上端盖(181-H)与下端盖(181-Y)之间设有至少一个萃取模块单元；每个萃取模块单元包括导流管(181-G)，导流管(181-G)焊接在上端盖(181-H)的中心孔上或隔板(181-I)的中心孔上，所述的主轴(181-V)上套有搅拌器(181-Q)和转盘(181-S)，搅拌器(181-Q)设于导流管(181-G)与主轴(181-V)之间，转盘(181-S)设于搅拌器(181-Q)和导流管(181-G)的下方，转盘(181-S)上固定有转筒(181-R)，转筒(181-R)设于导流管(181-G)的外侧，转筒(181-R)上固定有堰板，转筒(181-R)的外侧设有外筒(181-J)，相邻两个萃取模块单元的外筒(181-J)之间通过隔板(181-I)卡接。

2.如权利要求1所述的一种多级管式液-液离心萃取机，其特征在于，所述的上端盖(181-H)与下端盖(181-Y)之间通过第五螺丝(L5)连接。

3.如权利要求1所述的一种多级管式液-液离心萃取机，其特征在于，所述的外筒(181-J)卡在上端盖(181-H)与下端盖(181-Y)之间或上端盖(181-H)与隔板(181-I)之间或相邻两个隔板(181-I)之间或隔板(181-I)与下端盖(181-Y)之间。

4.如权利要求1所述的一种多级管式液-液离心萃取机，其特征在于，所述的轴承分别镶嵌在机座和下端盖(181-Y)上。

5.如权利要求1所述的一种多级管式液-液离心萃取机，其特征在于，所述的主轴(181-V)上通过螺纹固定有压盖(181-T)；压盖(181-T)设于机座与上端盖(181-H)之间。

6.如权利要求1所述的一种多级管式液-液离心萃取机，其特征在于，所述的导流管(181-G)与套在主轴(181-V)上的搅拌器(181-Q)共同组成进料搅拌系统；萃取模块单元的转盘(181-S)、转筒(181-R)和堰板组成一个离心沉降分层区；堰板由两块结构不同互相相嵌的法兰组成。

7.如权利要求1所述的一种多级管式液-液离心萃取机，其特征在于，所述的机座、隔板(181-I)、转筒(181-R)、转盘(181-S)、下端盖(181-Y)上均设有使多个萃取模块单元串联并连通的进出料口。

8.如权利要求1或7所述的一种多级管式液-液离心萃取机，其特征在于，所述的机座上设有第一进料口(01)；上端盖(181-H)上设有一个氮气进口(02)和一个尾气排放口(03)；转盘(181-S)上设有第一内部物料出口(04)；转筒(181-R)上设有第三内部物料出口(06)；隔板(181-I)上设有径向设置的第二进料口(07)、第一出料口(08)以及轴向设置的第二内部物料出口(05)；下端盖(181-Y)上设有轴向设置的第二出料口(09)和第三出料口(10)。