CN212757334U - 一种用于无搅拌萃取槽的单双泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于无搅拌萃取槽的单双泵系统，它包括设置于无搅拌萃取槽外侧的A泵和B泵；所述A泵的水相进口与水相管道连通，所述A泵的水相出口与管道式混合器的进口连通；所述B泵的油相进口与油相管道连通，所述B泵的油相出口与管道式混合器的进口连通；所述管道式混合器出口与无搅拌萃取槽的澄清室连通；所述水相管道和油相管道之间设有两相连通管，所述两相连通管上设有转换阀。本实用新型节能，运行成本低；混合时间缩短，效率高，单位体积内用时短；双泵分别进两相提高搅拌混合效果，提高了产量；方便维护，故障率低，操作简便，提高设备稳定性。

Description

一种用于无搅拌萃取槽的单双泵系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于无搅拌萃取槽的单双泵系统。

背景技术

萃取又称溶剂萃取或液液萃取，亦称抽提，是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作。即，是利用物质在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使溶质物质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中的方法。广泛应用于化学、冶金、食品等工业，通用于石油炼制工业。另外将萃取后两种互不相溶的液体分开的操作，叫做分液。

固-液萃取也叫浸取，用溶剂分离固体混合物中的组分，如用水浸取甜菜中的糖类；用酒精浸取黄豆中的豆油以提高油产量；用水从中药中浸取有效成分以制取流浸膏叫“渗沥”或“浸沥”。

萃取与其他分离溶液组分的方法相比，优点在于常温操作，节省能源，不涉及固体、气体，操作方便。萃取在如下几种情况下应用，通常是有利的：①料液各组分的沸点相近，甚至形成共沸物，为精馏所不易奏效的场合，如石油馏分中烷烃与芳烃的分离，煤焦油的脱酚；②低浓度高沸组分的分离，用精馏能耗很大，如稀醋酸的脱水；③多种离子的分离，如矿物浸取液的分离和净制，若加入化学品作分部沉淀，不但分离质量差，又有过滤操作，损耗也大；④不稳定物质（如热敏性物质）的分离，如从发酵液制取青霉素。

萃取的应用，目前仍在发展中。元素周期表中绝大多数的元素，都可用萃取法提取和分离。萃取剂的选择和研制，工艺和操作条件的确定，以及流程和设备的设计计算，都是开发萃取操作的课题。

萃取设备又称萃取器，一类用于萃取操作的传质设备，能够使萃取剂与料液良好接触，实现料液所含组分的完善分离，有分级接触和微分接触两类。在萃取设备中，通常是一相呈液滴状态分散于另一相中，很少用液膜状态分散的。常见的萃取设备有：混合澄清器、萃取塔和离心萃取机。本实用新型专利为属混合澄清器中的一种。

混合澄清器：由混合室和澄清室两部分组成,属于分级接触传质设备。混合室中装有搅拌器，用以促进液滴破碎和均匀混合。有些搅拌器能从其下方抽汲重相，借此保证重相在级间流转。澄清室是水平截面积较大的空室，有时装有导板和丝网，用以加速液滴的凝聚分层。根据分离要求，混合澄清器可以单级使用,也可以组成级联。当级联逆流操作时,料液和萃取剂分别加到级联两端的级中，萃余液和萃取液则在相反位置的级中导出。混合室的工作容积可从料液和萃取剂的总流量乘以萃取过程所需时间算出。澄清室的水平截面积，可从分散相液体的流量除以液滴的凝聚分层速度算出。这些操作参数须经实验测定。一般认为单位体积混合室消耗相同的搅拌功率时，级效大致相等。因此，在放大设计时，可按实测的萃取时间与分层速度设计生产设备。混合澄清器结构简单，级效率高，放大效应小，能够适应各种生产规模，但投资和运转费用较大。

萃取塔：用于萃取的塔设备，有填充塔、筛板塔、转盘塔、脉动塔和振动板塔等。塔体都是直立圆筒。轻相自塔底进入，由塔顶溢出；重相自塔顶加入，由塔底导出；两者在塔内作逆向流动。除筛板塔外，各种萃取塔大都属于微分接触传质设备。塔的中部是工作段，两端是分离段，分别用于分散相液滴的凝聚分层，以及连续相夹带的微细液滴的沉降分离。在萃取用的填充塔和筛板塔中，液体依靠自身的能量进行分散和混合，因而设备效能较低，只用于容易萃取或要求不高的场合。

萃取专用的离心机：由于可以利用离心力加速液滴的沉降分层，所以允许加剧搅拌使液滴细碎，从而强化萃取操作。离心萃取机有分级接触和微分接触两类。前者在离心分离机内加上搅拌装置，形成单级或多级的离心萃取机，有路维斯塔式和圆筒式离心萃取机。后者的转鼓内装有多层同心圆筒，筒壁开孔，使液体兼有膜状与滴状分散，如波德比尔涅克式离心萃取机。离心萃取机特别适用于两相密度差很小或易乳化的物系，由于物料在机内的停留时间很短，因而也适用于化学和物理性质不稳定的物质的萃取。

但是，传统萃取设备内腔设置混合室和澄清室（见图1），其中混合室内装有搅拌杆，混合室内的搅拌构成由电机、减速机。皮带轮、皮带、电机变频器及搅拌杆构成，结构庞大，部件占用空间大，故障率较高，后期维护和更换不方便，设备投资成本、运行成本和维护成本也较高。以1m³搅拌室为例，目前市场萃取剂价格约30000元/m³，以10级萃取箱为例，光试剂投资费用此处需方就需多投资30余，还未计算设备的投资。另外，透明PVC板在含油脂类溶液中长时间浸泡会使表面易粘污垢而模糊不清，从而使得在实际生产中造成难监测到溶液动向（溶液解度、混合情况等）不利于获得现场第一数据。

实用新型人曾采用取消混合室及混合室中的搅拌杆（无搅拌萃取槽内分隔成上下两个区域，下部区域设有水相管道和油相管道，上部区域为澄清室），而改用一个泵来取代搅拌杆（见图2），泵和搅拌杆的区别在于，搅拌杆是在限定空间内进行混合搅拌，再由其他输送装置将搅拌好的物料输送到下一工序中，而泵的作用是通过涡轮旋转将物料从上一工序输送到下一工序，而在自上一工序到下一工序的过程中物料在泵中迅速混合，能够使混合效率更高，且泵的体积小，投资成本低，后期维护或更换的成本也低。泵可以输送高挥发性和含有气体的液体，但不应用来输送粘度大于7帕·秒的较稠液体和含有固体颗粒的不洁净液体。泵的特点流量小，扬程高，具有自吸功能，可用来输送粘度小于5度的无固体颗粒及其类似于水的液体。如 汽油、煤油、酒精等，可用作小型蒸汽锅炉补水、 化工、制药、高楼供水等用途。过流部件还有不锈钢等材质可用来输送酸、碱类有腐蚀性的液体。输送介质温度为-20～+80度。泵对于大部分萃取设备都适用，萃取设备中的油相和水相在泵内进行混合，其混合效果较搅拌装置有很大提高。但是，实用新型人在后续试验中发现，只采用一台泵直接与水相和油相输入口连接再由同一出口输出时，容易造成的两相过渡混合使得后续分相困难：2相同时进入1台涡轮泵，由于涡流泵腔体较小，在泵浦高速运行的时候易使两相过于混合从而造成产品乳化，使其后续分相困难。

因此，对无搅拌萃取槽泵系统的改进研究显得十分重要。

实用新型内容

本实用新型旨在克服现有技术的不足，提供一种用于无搅拌萃取槽的单双泵系统。

为了达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

所述用于无搅拌萃取槽的单双泵系统包括设置于无搅拌萃取槽外侧的A泵（5）和B泵（7）；所述A泵（5）的水相进口与水相管道（2）连通，所述A泵（5）的水相出口与管道式混合器（6）的进口连通；所述B泵（7）的油相进口与油相管道（3）连通，所述B泵（7）的油相出口与管道式混合器（6）的进口连通；所述管道式混合器（6）出口与无搅拌萃取槽的澄清室连通；所述水相管道（2）和油相管道（3）之间设有两相连通管（13），所述两相连通管（13）上设有转换阀（14）。

优选地，所述A泵（5）的水相进口处设有水相进口阀（9），所述A泵（5）的水相出口处设有水相出口阀（10）；所述B泵（7）的油相进口处设有油相进口阀（11），所述B泵（7）的油相出口处设有油相出口阀（12）。

优选地，所述A泵（5）和B泵（7）均固定在无搅拌萃取槽下部外侧。

优选地，所述A泵（5）和B泵（7）为涡流泵、涡轮泵、离心泵或磁力泵。

下面对本实用新型作进一步说明：

由上一级而来的水/油两相，在A、B泵的作用下两相均匀的进入管道式混合器中，两相流量可根据实际需求分别在泵的进口设置流量计分别控制两相的入口流量或设置2台变频调节器，通过调节泵浦的功率控制流量（此处两种方法可根据客户实际需求进行选择）。两相经管道式混合器中充分混合后进入预澄清室内，进行初步澄清，两相经初步澄清后通过槽内的分相匀流板缓慢导入澄清室进行再一次分相，如此周而复始直至最后一级完成整个萃取。

本实用新型采用2台泵，1台为油相进口，1台为水相进口，2相分别从各自所需泵进入管道混合器进行混合，避免由于使用1台泵而造成的两相过渡混合使得后续分相困难。采用2台泵分别将油相、水相送入特制管道式混合器混合（该混合器为整体注塑件，坚固耐用由多个小混合单元组成，两相进入由于腔体放大后流速会放缓，从而使得两相在此处均匀混合）。

本实用新型在水相管道和油相管道之间设有两相连通管，所述两相连通管上设有转换阀。这样的设计的好处在于，当萃取槽正常工作时，由上一级而来的水/油两相分别各自通过2台涡流泵将所需油、水两相送至管道式混合器，经管道式混合器混合后至澄清槽（此时两相进口相连的转换阀处于关闭状态，2泵各自泵体进出阀均处于打开状态），从而完成整个萃取工作。而当2台涡轮泵（油/水）其中任何1台出现故障时，此时关闭所坏泵的进、出口阀，打开转换阀，通过转化阀将所坏一路泵的料液引入未坏之泵，利用另外1台正常泵浦暂时替代所坏的泵浦从而完成整个工作，使其不会导致因设备问题造成停机停产。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1）节能，降低运行成本；混合时间缩短，效率提升，单位体积内用时更短，必然节能。

2）双泵分别进两相提高搅拌混合效果，提高产量；

3）方便维护，故障率低，操作简便，提高设备稳定性。

附图说明

图1为传统萃取设备结构示意图；

图2为实用新型人前期一台泵的萃取设备结构示意图；

图3为用于无搅拌萃取槽的单双泵系统结构示意图。

图中：5、A泵；6、管道式混合器；7、B泵；9、水相进口阀；10、水相出口阀；11、油相进口阀；12、油相出口阀；13、两相连通管；14、转换阀。

具体实施方式

实施例1

参见图3，所述用于无搅拌萃取槽的单双泵系统包括设置于无搅拌萃取槽外侧的A泵5和B泵7；所述A泵5的水相进口与水相管道2连通，所述A泵5的水相出口与管道式混合器6的进口连通；所述B泵7的油相进口与油相管道3连通，所述B泵7的油相出口与管道式混合器6的进口连通；所述管道式混合器6出口与无搅拌萃取槽的澄清室连通；所述水相管道2和油相管道3之间设有两相连通管13，所述两相连通管13上设有转换阀14。

其中，所述A泵5的水相进口处设有水相进口阀9，所述A泵5的水相出口处设有水相出口阀10；所述B泵7的油相进口处设有油相进口阀11，所述B泵7的油相出口处设有油相出口阀12。所述A泵5和B泵7均固定在无搅拌萃取槽下部外侧。所述A泵5和B泵7为涡流泵、涡轮泵、离心泵或磁力泵。

实施例2 效果对比

以萃取设备的混合室为0.1m³，澄清室为0.4m³；级数为10级，则比较如下：

A：药剂投入量（仅萃取剂方面）

传统搅拌式：0.5m³*30000元/m³*10级=150000元

本实用新型萃取槽：0.4m³*30000元/m³*10级=120000元

得出：仅药剂前期投资本实用新型萃取槽比传统搅拌式萃取槽节约30000余元，还未计算设备制作投资。

B:使用效果方面：

使用2台0.37kw涡轮泵，变频器频率为20Hz,运行2min油相水相混合完成，澄清时间为10min。

使用搅拌装置混合，0.37kw的搅拌电机，搅拌变频器频率为40Hz；需运行5min才可达到混合效果，澄清时间为20min。

从上述数据得知本实用新型萃取槽比传统搅拌式萃取槽节约总体节电约为50%-75%，提高整体生产效率50%-60%。

C：后期设备维护：

①传统搅拌萃取槽属维修项目类型为：搅拌电机、皮带轮、搅拌轴承、搅拌连接杆、皮带；其中皮带为常用损耗品。

②本实用新型萃取槽维修项目类型为：2台泵；管道式混合器为注塑件极少损坏；

以上数据表明：本实用新型所述萃取槽无论是在设备投资还是使用性能方面均优于传统搅拌萃取设备。

Claims (4)

1.一种用于无搅拌萃取槽的单双泵系统，其特征在于，所述单双泵系统包括设置于无搅拌萃取槽外侧的A泵（5）和B泵（7）；所述A泵（5）的水相进口与水相管道（2）连通，所述A泵（5）的水相出口与管道式混合器（6）的进口连通；所述B泵（7）的油相进口与油相管道（3）连通，所述B泵（7）的油相出口与管道式混合器（6）的进口连通；所述管道式混合器（6）出口与无搅拌萃取槽的澄清室连通；所述水相管道（2）和油相管道（3）之间设有两相连通管（13），所述两相连通管（13）上设有转换阀（14）。

2.如权利要求1所述的用于无搅拌萃取槽的单双泵系统，其特征在于，所述A泵（5）的水相进口处设有水相进口阀（9），所述A泵（5）的水相出口处设有水相出口阀（10）；所述B泵（7）的油相进口处设有油相进口阀（11），所述B泵（7）的油相出口处设有油相出口阀（12）。

3.如权利要求1或2所述的用于无搅拌萃取槽的单双泵系统，其特征在于，所述A泵（5）和B泵（7）均固定在无搅拌萃取槽下部外侧。

4.如权利要求1或2所述的用于无搅拌萃取槽的单双泵系统，其特征在于，所述A泵（5）和B泵（7）为涡流泵、涡轮泵、离心泵或磁力泵。

Images