[发明专利]一种大相比体系梯度分级分离的填料萃取塔及萃取方法

说明书

技术领域

本发明属于萃取化工分离技术领域，涉及一种大相比液液两相连续萃取装置及萃取方法，具体地，本发明涉及一种大相比体系梯度分级分离的填料萃取塔及萃取方法，特别是涉及一种大相比易乳化体系梯度分级分离的填料萃取塔及其萃取方法。

背景技术

液-液萃取是一种重要的化工分离技术，具有分离效率高、物料适应性强、能耗低、易于操作、可实现大规模连续化生产等优点，在湿法冶金、石油化工、新能源、生物医药、环境工程、天然产物提取、新材料制备等领域广泛应用。随着生产规模的不断扩大，分离对象的日趋复杂，对萃取设备也提出了越来越高的要求。

现有的工业萃取装置可分为三大类：混合澄清萃取槽、萃取塔/柱、离心萃取器。其中，萃取塔按其操作特性又分为脉冲塔、转盘塔、振动筛板塔、填料塔等。与混合澄清萃取槽相比，萃取塔最大的优点在于物料滞留量小，流动通量大，处理能力高，空间利用率高，占地面积小，且可实现密闭甚至带压操作等。但是，萃取塔操作属于微分接触式非平衡态传质，各组分浓度在塔内从上到下连续变化，轻重两相的分离仅在塔体两端区完成。由于轻重两相在塔体内垂直方向上逆流接触，当流速控制不好时，极易造成液泛或塔体内轴向返混。特别对于两相密度差较小或界面张力较低的易乳化萃取体系，常常因轴向返混造成传质还未达到真正平衡或相分离尚未彻底就排出塔外。因此，萃取塔操作的级效率较低，不适用于两相相比或流比差异较大的工艺条件。工业上一般通过尽量增加萃取塔的高度来解决轴向返混问题。为了强化传质，采用萃取塔外界输入能量时，如用机械搅拌、振动、鼓泡或脉冲等以强化湍流，虽有粉碎液滴和强化传质的作用，但是若搅拌过度，会使返混加剧。轴向返混对萃取塔的操作性能带来不利影响，不仅降低了传质推动力，而且降低了萃取塔的处理能力。据估计，对于一些大型的工业萃取塔，大约有60-75%的高度是用来补偿轴向混合的。另外，轴向返混也是小型萃取塔放大到工业萃取塔时传质效率急剧下降的主要原因。

填料萃取塔是石油炼制、化学工业和环境保护等工业部门广泛应用的一种萃取设备，由于塔内无运动部件，具有结构简单，便于制造和安装等优点。相比搅拌萃取塔而言，填料塔内的填料可降低连续相严重的对流或轴向返混并提供表面积来促进分散相的破碎和聚合。近年来，填料萃取塔技术得到了迅速发展，涌现出不少高效填料与新型塔内件。特别是新型高效规整填料的不断开发与应用，冲击了以往工业萃取塔大多以搅拌萃取塔为主的局面，且大有取而代之的趋势。但是，通常的填料塔在使用过程中最大的问题在于两相传质效率低，处理能力小，且塔的高度相对较高。

Scheibel萃取塔是工业上得到广泛应用的带机械搅拌的填料萃取塔。与通常的填料萃取塔相比，Scheibel萃取塔的最大优点在于显著改善了萃取传质效率，提高了处理能力。在Scheibel萃取塔内，沿塔体轴向方向交替安装有涡轮搅拌器和金属丝网填料层。操作时，逆流的轻重两相在装有搅拌器的混合区充分接触，然后在装有金属丝网填料层的澄清区分相。混合区和澄清区的相对高度可以变化，以适应不同的处理工艺要求。但是，Scheibel萃取塔内填料的高度是影响塔操作级效率的关键因素。当混合的两相要求剧烈的搅拌时，为有效抑制轴向返混，往往需要提供较大的填料层高度和密度。

中国专利CN 101693151A提出一种带筛板的Scheibel萃取塔。筛板的限流作用可有效限制塔内轴向返混，同时可降低填料层的高度。但是，该装置对于易乳化萃取体系并不适用。当轻重两相相比或流比差异较大时，金属丝网填料往往起不到快速澄清和两相分离的作用。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种填料萃取塔，具体地，本发明的目的之一在于提供一种大相比液液两相连续填料萃取塔，更具体地，本发明的目的之一在于提供一种大相比体系梯度分级分离的填料萃取塔，进一步具体地，本发明涉及一种大相比易乳化体系梯度分级分离的填料萃取塔，以克服现有填料萃取塔的不足。

本发明所述的大相比是指，轻重两相逆流传质时，两相体积比范围为轻：重=1:100~100:1，特别优选为1:50~50:1。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

所述大相比易乳化体系梯度分级分离的填料萃取塔，所述萃取塔包括塔体，由依次连接的上段筒体17、中间段筒体18及下段筒体19组成，贯穿整个塔体设有搅拌轴3，所述萃取塔具体结构如下所示：