CN87202063U - 低压电场增进油包水乳液分相装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于溶剂萃取的相分离技术。提供了一种应用低压电场增进含低电导率的有机相为连续相。高电导率的水相为分散相的“油包水”型乳浊液分相装置，主要采用低压电场。使水相分散相液滴诱发荷电，加速液滴间的集聚。采用本方法和装置可比传统重力场澄清分相速度快十倍，并减少有机相夹带水相值。且比高压电场增进分相技术操作安全。投资减少，使用方便和不易短路等优点。

Description

低压电场增进油包水乳液分相装置
本实用新型属于溶剂萃取的相分离技术领域，特别适用于冶金、化工、石油、制药、食品及机械等工业中涉及含低电导率的有机相为连续相，高电导率的水相为分散相的“油包水”型乳浊液的分离。
溶剂萃取过程包含两个互不相溶液相的混合，即一个液相分散于另一个液相中，同时发生传质和／或化学反应，然后再分离成两个清液相的过程。以有机相为连续相，水相为分散相的“油包水”型乳浊液分相较难，导致生产能力低，水相夹带值多，分离效果差和产品纯度低等缺点。曾应用添加挡板、填料或网垫等助澄清。但其效果往往比应用于“水包油”型乳浊液的效果差。
自六十年代起开始研究用高压静电场或高压交流电场增进“油包水”型乳浊液分相，其原理主要是利用有机连续相的绝缘性与水相的导电性，在电场作用下，水相分散相液滴被诱发荷电。从而加速液滴间的碰撞和集聚。石油工业中已应用高压电场处理原油的脱水，但仅限于水相比例低（＜10％）的分散体系，因导电液滴浓度增大后会引起架桥现象，形成短路。
在湿法冶金的溶剂萃取中，美国专利4039404提出用交流高压电场增进液－液萃取铜、锌、镍、钒等过程中的相分离，其特点是在混合器和澄清器间增设电凝聚器，在该电凝聚器中安装三排以上的多个电极，单排与双排交错排列，施以500－7000伏的交流电，使从混合器流出的“油包水”型乳浊液均匀流过静电凝聚器，加速分相过程。它的优点是可以加快分相速度达四倍，且可用于水相比例高达50％的分散体系。但其缺点是需要添置高压电源及电凝聚器，增加电耗及存在高压作业的人身安全和因短路而使电场失效等问题。
本实用新型针对上述缺点，提出采用低压电场增进“油包水”型乳浊液分相的装置，在保持高压电场技术优点的同时，克服其缺点，取消高压电源和电凝聚器，降低了投资，且电耗减少，操作安全，使用方便，不易发生短路事故。
本实用新型提供一种应用低压电场增进含低电导率的有机相为连续相，高电导率的水相为分散相的“油包水”型乳浊液分相装置，主要是安装一对或数对电极于分离设备的澄清器内，在电极上施加低压直流或交流电。直流电压为5－65伏，交流电压为5－220伏。
本实用新型的电极，最好安装靠近澄清器进口端，且使电场方向与流场方向正交为好。如果不正交，电场作用将受流场干扰，分相效果会减弱。
电极的长度应大于油相厚度，宽度（或直径）为澄清器长度（或直径）的1／10至1／50，全部电极对及电极间距的宽度应小于澄清器宽度（或直径）的90％，以使溶液均匀带电为宜。
电极可由普通的良导体如镍、铜或不锈钢等做成，形状可呈板状、柱状、网状、弧状或其他形状，其外壳由绝缘材料如有机玻璃保护，防止漏电或短路。电极绝缘层厚度选用与施加的电压有关，太厚的绝缘层会大大减弱电场增进分相的效果。
应用低压电场促进分相的混合澄清萃取器和萃取塔分别见图1和图2，其中1－混合器，3－澄清器，3－电极，4－水相进口，5－有机相进口，6－水相出口，7－有机相出口，8－搅拌器，3.1－电极芯，3.2－绝缘保护层。
应用本装置于现有萃取生产过程时，只需添置一台交流变压器或直流稳压电源；所用电极可自行设计加工；电极材料是普通良导体，无其他特殊要求；电极外壳保护层要求良好绝缘，且不被所用液体介质腐蚀；为了保持电极对之间的距离和规则外形，可用适宜的简易支架固定电极。
本装置比传统的单靠重力场澄清分相装置，最高分相速度快十倍以上，并可减少水相被有机相夹带，从而增加原设备的生产能力和产品纯度，降低萃取剂损失及生产费用；对新建厂则可减少投资、生产费用和车间建筑面积。对比高压电场增进“油包水”型乳浊液分相装置，本实用新型只应用交流5－220伏或直流5－65伏的低压电场，增进分相效果好，且操作安全，使用方便，无需添加高压电源及电凝聚器，并克服了高压电场易形成短路，导致电场失效和操作恶化等问题。
实例1.在0.01m2的混合澄清萃取器里，进行由异辛基磷酸单异辛酯和氯化稀土金属浸出液，即50％（体积）P507－煤油／RECL8（RE＝25.8kg／m3）体系的“油包水”型乳浊液的连续流动分相试验，当两液相总流量为0.06／m3hr，流比O／A＝1：1，混合室的搅拌强度N3D2＝1.5m2／S2（转速N＝9.5rps，搅拌器直径D＝0.042m）及室温下，未施加电场时，澄清器内两清液相之间的分散带或乳浊液容积，稳态时≥6.54×10－3m3，趋于液泛，两相相互夹带严重。
实例2.在同实例1的相同设备、体系和两液相混合条件下，在澄清器内的进口附近，安放一对电极，电极材料为良导体，其外部有绝缘保护层，电场方向与液体流动方向成正交，当施加交流20伏电压于电极对时，试验结果分散带或乳浊液的容积迅速减少，且很快地稳定降至0.51×10－3m3，有机相夹带水相值为0.193％（或1934ppm）。
实例3.在其他条件与实例2相同的情况下，施加交流220伏电压于电极，实验结果分散带或乳浊液的容积迅速减少，且很快地稳定降至0.49×10－3m3，有机相夹带水相值为0.194％。
实例4.在其他条件与实例2相同的情况下，施加直流10伏电压于电极，试验结果分散带或乳浊液的容积迅速减少，且很快地稳定降至0.66×10－3m3，有机相夹带水相值为0.153％。
实例5.在其他条件与实例2相同的情况下，在澄清器的进口附近安放两对电极，电极方向与液体流动方向成正交，当施加交流220伏电压于电极对时，分散带或乳浊液的容积迅速减少，稳定降至0.48×10－3m3，有机相夹带水相值为0.194％。
实例6.在与实例1相同设备里，进行二（2－乙基已基）磷酸和硫酸镍浸出液，即29.2％（体积）P204－煤油／NiSO4（Ni＝60kg／m3）体系的“油包水”型乳浊液分相试验。当两液相总流量为0.09m3／hr，流比O／A＝3.2，混合室的搅拌强度N3D2＝3.6m2／S3（N＝12.4 rps，D＝0.042m）及室温下，不施加电场时，试验结果澄清器内两清液相之间的分散带或乳浊液容积，稳定时＝1.29×10－3m3，有机相夹带水相值为0.238％。
实例7.在与实例6相同的设备，体系和两液相混合条件下，在澄清器内的进口附近，安放一对电极，电极材料为良导体，其外部有绝缘保护层，电场方向与液体流动方向成正交，进行“油包水”型乳浊液的连续流动分相试验。当施加交流100伏电压于电极时，试验结果分散带或乳浊液的容积迅速减少，且很快地稳定降至0.36×10－3m3，有机相夹带水相值为0.055％。
实例8.在0.001m3混合澄清萃取器内进行由二（2－乙基已基）磷酸和硫酸镍浸出液，即29.2％（体积）P204－煤油／NiSO4（Ni60.8kg／m3）体系的“油包水”型乳浊液的连续流动分相试验。当两液相总流量为0.009m3／hr，流比O／A＝1：1，混合室搅拌强度N3D2＝5.4m2／S3（N＝15rps，D＝0.04m）及室温下，不施加电场时，澄清器内两清液相之间的分散带或乳浊液容积，稳定时＝0.181×10－3m3，有机相夹带水相值0.026％。
实例9.在其他条件与实例8相同的情况下，在澄清器的进口附近安放一对电极，施加直流40伏电压于电极，连续流动分相试验结果，分散带或乳浊液的容积迅速减少，且很快地稳定至0.01×10－3m3，有机相夹带水相值为0.009％。
实例10.在0.001m3混合澄清萃取器里，进行由二（2－乙基已基）磷酸和硫酸铜溶液，即29.2％（体积）P204－煤油／CuSO4（Cu8kg／m3）体系的“油包水”型乳浊液的连续流动分相试验。当两液相总流量为0.009m3／hr，流比O／A＝1：1，混合室搅拌强度N3D2＝5.4m2／S3（N＝15rps，D＝0.04m）及室温下，未施加电场时，澄清器内两清液相之间的分散带或乳浊液容积，稳定时＝0.16×10－3m3，有机相夹带水相值为0.029％。
实例11.在同实例10的相同设备、体系和两液相混合条件下，在澄清器内的进口附近，安放一对电极，电极材料为良导体，其外部有绝缘保护层，电场方向与液体流动方向成正交，当施加交流160伏电压于电极上，连续流动分相试验结果，分散带或乳浊液的容积迅速减少，且很快稳定降至0.021×10－3m3，有机相夹带水相值为0.119％。
实例12.在其他条件与实例11相同的情况下，施加直流15伏电压于电极时，连续流动分相试验结果，分散带或乳浊液的容积迅速减少，且很快地稳定降至0.017×10－3m3，有机相夹带水相值为0.069％。

Claims (4)

1、一种用电场增进油包水型乳浊液分相的装置，包括混合器[1]，澄清器[2]，其特征在于安装一对或数对电极[3]于分相设备的澄清器[2]内，在电极[3]上施加低压直流或交流电，直流电压为5-65伏，交流电压为5-220伏。
2、如权利要求1所述的装置，其特征在于电极〔3〕的长度大于油相厚度，宽度（或直径）为澄清器〔2〕长度（或直径）的1／10至1／50，全部电极对及电极间距的宽度应小于澄清器宽度（或直径）的90％。
3、如权利要求1、2所述的装置，其特征在于电极〔3〕安装于靠近澄清器〔2〕的进口端，使电场方向与流场正交。
4、如权利要求1－3所述的装置，其特征在于所用电极〔3〕为良导体，如铜、镍、不锈钢等制成，外涂绝缘材料为有机玻璃等。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105555412A (zh) * 2013-04-16 2016-05-04 麻省理工学院 用于乳化剂及其它混合物的单极分离的系统及方法
CN107265711A (zh) * 2017-08-07 2017-10-20 苏州久沛环保科技有限公司 含油废水的气浮处理工艺

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