CN220214005U - 一种萃取设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种萃取设备，它包括两相萃取混合设备和与两相萃取混合设备连接的澄清室；所述两相萃取混合设备包括壳体，所述壳体内腔下部为设有抽吸装置的抽吸室，所述壳体内腔上部为混合室，所述混合室与抽吸室连通；所述壳体）下部连接两相进管，所述两相进管与抽吸室连通；所述混合室内设有叶轮式混合器和二次混合挡板；所述混合室上部设有混合出口；所述混合出口与澄清室连通。本实用新型在缩小设备尺寸的同时提高了混合效率。故无论是在占地面积、体积、设备制造材料用量以及生产过程中萃取剂的用量上都大幅度减少了设备总投资、减少了运行成本及环保排放压力。

Description

一种萃取设备

技术领域

本发明属于萃取设备技术领域，具体涉及一种萃取设备。

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。

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。但离心萃取机没有对应的澄清室，受物料本身的物理特性影响，如乳化、起泡、密度差的大小对两相分离影响很大。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种萃取设备。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

所述萃取设备包括两相萃取混合设备和与两相萃取混合设备连接的澄清室（12）；所述两相萃取混合设备包括壳体（13），所述壳体（13）内腔下部为设有抽吸装置的抽吸室（2），所述壳体（13）内腔上部为混合室（3），所述混合室（3）与抽吸室（2）连通；所述壳体（13）下部连接两相进管（1），所述两相进管（1）与抽吸室（2）连通；所述混合室（3）内设有叶轮式混合器（4）和二次混合挡板（5）；所述混合室（3）上部设有混合出口；所述混合出口与澄清室（12）连通。

优选地，所述叶轮式混合器（4）设置于混合室（3）的中轴上，所述二次混合挡板（5）设置于混合室（3）内腔上部的两侧壁上、高于叶轮式混合器（4）且低于混合出口的位置。

优选地，所述壳体（13）上设有电机（22）。

优选地，所述澄清室（12）内腔分为前段预澄清室和中后段主澄清室，所述前段预澄清室中设有液液分离器（7），所述混合出口通过连接管道与液液分离器（7）连通，所述连接管道上设有液液加速器（6）。

更优选地，所述前段预澄清室和中后段主澄清室之间设有多级分相匀流装置（8）。

优选地，所述前段预澄清室顶部设有预澄清室通风管道（9），中后段主澄清室顶部设有与预澄清室通风管道（9）连通的总风管（11）。

优选地，所述中后段主澄清室中设有至少一个澄清分相挡板（10）。

优选地，所述中后段主澄清室末段设有水相调节器。

更优选地，所述水相调节器包括水相腔（14），所述水相腔（14）底部设有水相进口（15），所述水相腔（14）顶部设有水相溢流板（16），所述水相调节器还包括设置于澄清室（12）顶部盖板上的调节面板（17），所述调节面板（17）上设有通孔（18），所述通孔（18）内壁设有螺纹；所述水相调节器还包括穿过通孔（18）并伸至水相溢流板（16）且末端带封头（19）的调节杆（20），所述调节杆（20）的外壁设有与通孔（18）内壁螺纹配合的螺纹；所述水相溢流板（16）上设有与封头（19）匹配的水相溢流出口（21），调节杆（20）沿螺纹旋转调节封头（19）与水相溢流出口（21）间隙的大小，所述封头（19）与水相溢流出口（21）间的间隙为水相通道。

优选地，所述封头（19）为锥形、梯形锥、半球形或球形；所述调节杆（20）顶部设有旋转调节手柄（23）。

下面对本发明作进一步说明：

本发明中抽吸室通过抽吸装置提供抽力将两相液体从两相进管抽吸进入混合室，进入混合室后在叶轮式混合器的作用下进行第一次混合。经一次混合后的两相物不断冲击二次混合挡板进行第二次混合。经二次混合后的两相物再从混合出口进入与连接预澄清室的管道上的液液加速器，将连接管道中的混合相流速加速后进入液液分离器，分离器加快两相混合物分相。油相从分离器上方出，水相从分离器下方出。再通过三级分相匀流装置进入后段主澄清室。通混合中产生的气体、热量以及易挥发的萃取剂由预澄清室通风管道并入主澄清室，通过主澄清室上方总风管排出。两相混合液体进入主澄清室后，通过主澄清室中设置的N个（根据澄清室实际大小设定）澄清分相挡板进一步加快行澄清速率。分相完成后油水分离，水相在下油相在上，水相通过水相进口进入水相腔，旋转调节手柄通过调节丝杆来控制水相溢流挡板与封头的缝隙，从而控制水相进入下一级的速率。两相萃取混合设备上的电机为抽吸装置和叶轮式混合器提供动力。

传统萃取槽是靠重力实现两相分离的一种逐级接触式萃取设备，主要由混合室和澄清室两部分组成。 原料液和萃取剂首先经过各自的进料口进入混合室中，通过搅拌器的搅拌使之混合传质，然后通过溢流挡板进入澄清室内，通过重力作用实现自然分离。传统混合室尺寸大小受两相混合时间以及混合效率的影响，一般尺寸都偏大。以处理量6m³/h（O/A=1：1）的设备为实验处理量，传统萃取槽混合时间取5-6分钟，经计算V有效=6/60*5得出混合室为0.5m³-0.6m³，传统混合室的结构均为正方体，按V有效=0.5m³计算则混合室需要达到800mm（L）*800mm(W)*800mm(H)，占地面积为0.64㎡才能到达处理量6m³/h，在同等实验处理量（6m³/h）下，经实验论证本发明混合室尺寸在Φ300mm*250mm即可达到所需实验流量，其占地面积仅为0.07㎡不到传统混合室的十分之一，故无论是从面积的角度还是体积的角度本发明都比传统萃取槽占用空间小。

传统萃取槽混合阶段主要靠混合室内搅拌桨进行混合，搅拌桨由上下两层组成。底部叶轮结构提供抽力，上部副桨提供两相混合。实际过程中，仅上层副架起到混合作用。澄清阶段主要依靠重力进行分离。混合效率低下故所需混合时间较长。本发明混合室内部设有三层结构，第一层为抽吸层，第二层为一级混合层，第三层为二级混合层。抽吸层提供抽吸力，将两相吸入混合室。在混合室与澄清室之间设有预澄清室，预澄清室进口设有液液加速器和液液分离器，预澄清室又设有分相匀流装置共三级均为多孔匀流板且孔径随级数增加而缩小。通过混合室两级混合结构、预澄清室“液—液加速器”、预澄清室“液—液分离器”以及三级匀流层的设计，较传统混合室相比，加快了混合速度，减少了混合时间，提高了混合以及分相的效率。

传统的萃取槽，因其较大的占地面积，其使用的萃取剂也是相当庞大的。由前述的实验数据可知传统混合室的体积是本发明所述体积的29倍。如果两相比按1：1进料配置计算，在同等的流量下，本发明可以省去接近29倍的萃取剂。以目前市场萃取剂价格约50000元/m³计，处理量为6m³/h单级萃取槽采用本发明所制混合室，光试剂投资费用需方就节约约百分之96.7%。

水相调节器在工作时用螺纹来调节高度从而改变萃取两相高度，液体由水相调节管顶部进入当液位达到一定高度从溢流口进入夹层底部，再与下一级混合通过搅拌进行萃取。传统的水相调节器是由内螺纹和外螺纹经行高度的调节，螺纹长时间都是浸泡在两相液体中，在有结晶的物料中，会堵塞螺纹以至于难以调节两相高低，强行调节又会对螺纹造成不可逆的损害。本发明将螺纹调整至澄清室盖板的上方，在澄清室上方固定一块带有内螺纹内的板材，将水相调节器的内螺纹调至萃取槽盖板上方。从而避免螺纹的浸泡进而规避了结晶。

总之，本发明在缩小设备尺寸的同时提高了混合效率。故无论是在占地面积、体积、设备制造材料用量以及生产过程中萃取剂的用量上都大幅度减少了设备总投资、减少了运行成本及环保排放压力。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图中：1、两相进管；2、抽吸室；3、混合室；4、叶轮式混合器；5、二次混合挡板；6、液液加速器；7、液液分离器；8、多级分相匀流装置；9、预澄清室通风管道；10、澄清分相挡板；11、总风管；12、澄清室；13、壳体；14、水相腔；15、水相进口；16、水相溢流板；17、调节面板；18、通孔；19、封头；20、调节杆；21、水相溢流出口；22、电机；23、旋转调节手柄。

实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例

参见图1，所述萃取设备包括两相萃取混合设备和与两相萃取混合设备连接的澄清室（12）；所述两相萃取混合设备包括壳体（13），所述壳体（13）内腔下部为设有抽吸装置的抽吸室（2），所述壳体（13）内腔上部为混合室（3），所述混合室（3）与抽吸室（2）连通；所述壳体（13）下部连接两相进管（1），所述两相进管（1）与抽吸室（2）连通；所述混合室（3）内设有叶轮式混合器（4）和二次混合挡板（5）；所述混合室（3）上部设有混合出口；所述混合出口与澄清室（12）连通。

其中，所述叶轮式混合器（4）设置于混合室（3）的中轴上，所述二次混合挡板（5）设置于混合室（3）内腔上部的两侧壁上、高于叶轮式混合器（4）且低于混合出口的位置。所述壳体（13）上设有电机（22）。所述澄清室（12）内腔分为前段预澄清室和中后段主澄清室，所述前段预澄清室中设有液液分离器（7），所述混合出口通过连接管道与液液分离器（7）连通，所述连接管道上设有液液加速器（6）。所述前段预澄清室和中后段主澄清室之间设有多级分相匀流装置（8）。所述前段预澄清室顶部设有预澄清室通风管道（9），中后段主澄清室顶部设有与预澄清室通风管道（9）连通的总风管（11）。所述中后段主澄清室中设有至少一个澄清分相挡板（10）。所述中后段主澄清室末段设有水相调节器。所述水相调节器包括水相腔（14），所述水相腔（14）底部设有水相进口（15），所述水相腔（14）顶部设有水相溢流板（16），所述水相调节器还包括设置于澄清室（12）顶部盖板上的调节面板（17），所述调节面板（17）上设有通孔（18），所述通孔（18）内壁设有螺纹；所述水相调节器还包括穿过通孔（18）并伸至水相溢流板（16）且末端带封头（19）的调节杆（20），所述调节杆（20）的外壁设有与通孔（18）内壁螺纹配合的螺纹；所述水相溢流板（16）上设有与封头（19）匹配的水相溢流出口（21），调节杆（20）沿螺纹旋转调节封头（19）与水相溢流出口（21）间隙的大小，所述封头（19）与水相溢流出口（21）间的间隙为水相通道。所述封头（19）为锥形、梯形锥、半球形或球形；所述调节杆（20）顶部设有旋转调节手柄（23）。

以萃取箱为6m³/h（O/A=1：1）萃取剂取50000元/m³单级混合室为例则：

投资成本比较

A：药剂投入量（仅萃取剂方面）

传统混合室：0.5m³*50000元/m³/2=12500元

本发明设备：0.0176m³*50000元/m³*10级/2=440元

得出：仅药剂前期投资新型混合室比传统混合室节约96%，还未计算设备制作投资。

经过测试实验样机混合室Φ300mm*250mm在混合时长2.5分钟达到6m³/h处理量，而传统混合室需要800mm*800mm*800mm，混合时长5-6分钟才能到到6m³/h的处理量，缩短了混合时间，加快了混合速度。

从上述数据得知本发明比传统混合室萃取槽提高整体生产效率90%。

Claims (10)

1.一种萃取设备，其特征在于，所述萃取设备包括两相萃取混合设备和与两相萃取混合设备连接的澄清室（12）；所述两相萃取混合设备包括壳体（13），所述壳体（13）内腔下部为设有抽吸装置的抽吸室（2），所述壳体（13）内腔上部为混合室（3），所述混合室（3）与抽吸室（2）连通；所述壳体（13）下部连接两相进管（1），所述两相进管（1）与抽吸室（2）连通；所述混合室（3）内设有叶轮式混合器（4）和二次混合挡板（5）；所述混合室（3）上部设有混合出口；所述混合出口与澄清室（12）连通。

2.如权利要求1所述的萃取设备，其特征在于，所述叶轮式混合器（4）设置于混合室（3）的中轴上，所述二次混合挡板（5）设置于混合室（3）内腔上部的两侧壁上、高于叶轮式混合器（4）且低于混合出口的位置。

3.如权利要求1所述的萃取设备，其特征在于，所述壳体（13）上设有电机（22）。

4.如权利要求1所述的萃取设备，其特征在于，所述澄清室（12）内腔分为前段预澄清室和中后段主澄清室，所述前段预澄清室中设有液液分离器（7），所述混合出口通过连接管道与液液分离器（7）连通，所述连接管道上设有液液加速器（6）。

5.如权利要求4所述的萃取设备，其特征在于，所述前段预澄清室和中后段主澄清室之间设有多级分相匀流装置（8）。

6.如权利要求4所述的萃取设备，其特征在于，所述前段预澄清室顶部设有预澄清室通风管道（9），中后段主澄清室顶部设有与预澄清室通风管道（9）连通的总风管（11）。

7.如权利要求4所述的萃取设备，其特征在于，所述中后段主澄清室中设有至少一个澄清分相挡板（10）。

8.如权利要求4至7任一项所述的萃取设备，其特征在于，所述中后段主澄清室末段设有水相调节器。

9.如权利要求8所述的萃取设备，其特征在于，所述水相调节器包括水相腔（14），所述水相腔（14）底部设有水相进口（15），所述水相腔（14）顶部设有水相溢流板（16），所述水相调节器还包括设置于澄清室（12）顶部盖板上的调节面板（17），所述调节面板（17）上设有通孔（18），所述通孔（18）内壁设有螺纹；所述水相调节器还包括穿过通孔（18）并伸至水相溢流板（16）且末端带封头（19）的调节杆（20），所述调节杆（20）的外壁设有与通孔（18）内壁螺纹配合的螺纹；所述水相溢流板（16）上设有与封头（19）匹配的水相溢流出口（21），调节杆（20）沿螺纹旋转调节封头（19）与水相溢流出口（21）间隙的大小，所述封头（19）与水相溢流出口（21）间的间隙为水相通道。

10.如权利要求9所述的萃取设备，其特征在于，所述封头（19）为锥形、梯形锥、半球形或球形；所述调节杆（20）顶部设有旋转调节手柄（23）。