[发明专利]三相溶剂气助萃取分段进气可控返混连续萃取装置

说明书

技术领域

本发明属于溶剂萃取领域，特别涉及一种三相溶剂气助萃取分段进气可控返混连续萃取设备。

背景技术

液液萃取技术是以比较传统的分离技术，广泛地应用在石油化工、冶金环保、制药及生化工程领域。然而，随着工业技术的进步，分离技术要求越来越高，具体表现为分离物系越来越复杂，分离目标组分性质越来越相近，待分离组分含量越来越少。分离技术高标准的要求促进了萃取分离技术进步。近年来，一些新的萃取技术不断涌现如胶团和反胶团萃取、双水相萃取、膜萃取、浊点萃取及液-液-液三相萃取技术等。在这些萃取技术中，包含一个有机相和一个双水相的液-液-液三相萃取技术是近年来提出和发展起来的，该技术应用到了青霉素发酵液、多组分模拟废水、天然有效成分的提取等领域，取得了较好的分离效果。然而，现有的三相萃取设备如液-液-液三相卧式提升搅拌萃取装置(CN02121210.4)和液-液-液三相萃取振动筛板塔(CN02106742.2)都涉及到有机相和盐水相及聚合物相的混合问题，有机溶剂在富集溶质的同时部分溶解在聚合物相和盐水相中，造成有机萃取剂溶解损失和盐水相二次污染。

气助溶剂萃取技术是利用气泡表面吸附、气泡液膜夹带和气相溶解等作用，把水相中的疏水有机物或者离子型物质传递到上层补集剂中；气助溶剂萃取技术是从传质模式上改变了萃取过程的操作方式，最大限度地减少了有机溶剂在水相中的溶解；为了充分利用气助溶剂萃取的优点，把液-液-液三相萃取技术和气助溶剂萃取技术结合起来，近期提出了气助三相萃取的概念，并将之应用到多组分废水体系中，取得了较好的分离效果。

一方面，传统的气助溶剂萃取操作中，往往只具有一个气体分布器，且位于整个气浮柱的底部，当开始进行气浮时，首先要克服气浮柱内液体的静压，如10m高的水柱其底部表压约为一个大气压，进气系统压力必须高于此压力才能使气体分布器正常布气；根据气体状态方程PV＝nRT，当环境温度一定时，一定量气体其压力和体积成反比，如10m高的水柱，在气浮柱底部通入1m³气体，这些气体运动到气浮柱顶部体积就会膨胀为2m³，且气泡在运动过程中气泡的体积是边上升边膨胀；另一方面，在气助三相萃取过程中，中间相因为是聚合物相，粘度大，分散性不好，而且有机溶剂和聚合物相之间密度差较大；因此，有机溶剂相和聚合物相之间的传质速率往往成为整个气助三相萃取过程中的控制因素。如何强化有机相和聚合物相之间的传质速率已经成为气助三相萃取技术推向工业应用的瓶颈问题。

基于以上两个方面的考虑，同时又保留气助三相萃取的优势，需要开发一种新型的液-液-液气助三相萃取设备。本发明开发的三相溶剂气助萃取分段进气可控返混连续设备是针对上述问题而开发出的新型的三相传质设备，不仅能够实现连续化生产，保证在高气速下三相体系的稳定性，而且在分段鼓气的情况下节省气体用量，同时完全混合型的上中相气助传质模式的设计巧妙地解决了聚合物相与有机溶剂相之间传质慢的问题。因此，可以考虑采用多段鼓气的方法，一方面在气浮柱底部鼓气，一方面在气浮柱中间的相界面处鼓气，这样通过调节气体流量可以在达到同样传质效果的情况下节省气体用量。为此，开发出一种多段鼓气气助三相萃取设备从经济上考虑是合理的。

发明内容

本发明目的在于提供一种三相溶剂气助萃取分段进气可控返混连续萃取设备，其涉及三种不同密度的液相及一种气体的传质过程，集成了液-液-液三相萃取和气助溶剂萃取的优点，同时克服了在高气速下操作三相不稳定及上中相传质慢的问题，可实现高气速下连续萃取过程。特别适用于多组分复杂体系中多目标组分的富集与分离，如生物发酵体系、多金属体系、多组分废水体系及天然产物萃取体系等。

为实现以上目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供的三相溶剂气助萃取分段进气可控返混连续萃取装置，其特征在于，其由下相气助传质组件、上中相完全混合组件和上中相澄清组件组成；

所述下相气助传质组件包括：

一管状气浮柱11；所述管状气浮柱11底部装有第一气体分布器12，所述第一气体分布器12底端与第一气体进口管13相连通；位于所述第一气体分布器12上方的管状气浮柱11上部管壁上和下部管壁上分别设有盐水相进口管15和盐水相出口管14；所述管状气浮柱11的另一侧管壁上自上而下分别开有第一取样孔3、第二取样孔4和第三取样孔5；

所述上中相完全混合组件包括：