[发明专利]一种并流降膜萃取工艺与装备

说明书

技术领域

本发明涉及传质与分离工程技术领域。

背景技术

萃取作为化工主要分离方式已广泛应用于石化、制药、冶金及环境等领域中。目前通用萃取设备有：1)混合澄清槽占用空间大，操作费用高；2)填料塔适用面窄，萃取效率低；3)振动筛板塔加工难度大，处理量小；4)离心萃取器适合比重差小的体系，处理量小，能耗大。长时期以来，萃取技术及装备在提高萃取速率、缩小设备尺寸、减少高度及单元数目、降低能耗方面，一直无突破性进展。

发明内容

本发明基于以下分析，希望能够发明有效解决上述问题的工艺和装备：

在普通液-液萃取体系中，分散相和连续相都是液相，液滴极易聚并，造成两相接触面积小、萃取速率低等问题。振动筛板塔、搅拌萃取器、离心萃取器等额外输入能量的装备虽然一定程度提高了萃取速率，但是萃取速率仍然难令人满意，而且带来了能耗高、噪音大等问题。

我们曾经发明了一种球形金属丝网填料(专利号：200610086495.X).发现其具有加工容易，用料节省，通量大阻力小，分离效果高等诸多优点，孔眼和球径可以根据体系的要求进行调整，特别适合精馏体系。我们发现选用球形填料作为萃取填料，在萃取液和萃取剂并流降膜萃取或逆流萃取的情况下，可以大大提高萃取效率，获得了完全有别于普通萃取模式和常见填料萃取效果的意外好效果。发现了球形丝网填料和并流降膜萃取是一种最有潜力和高效节能的萃取装备和技术，可能广泛替代现有的萃取设备。基于上述结果我们提出一种并流降膜萃取方式，并采用球形金属丝网填料，发明了一种具有高萃取速率的新型萃取工艺与装备。

并流降膜萃取区别于传统的液-液逆流萃取，两种液体单独或混合通过塔顶的液体分布器并流落下，由于首先是在连续的空气相中喷淋同时分散两种液相，借助自身的重力及动力作用和巨大的液-气比重差，液体物料很易在气相中分散，落到球形填料上的两种液滴或液膜会在自身重力和表面张力的持续作用下沿球形填料不断下行、分散、分布、成膜，充分接触，在球形丝网表面两种液膜不断交替形成和更新，在重力和表面张力的作用下，液膜渐渐增厚，最终形成液滴或液流滴落到下一个丝网球体表面，形成新的液膜，经过一定数量球的连续成膜可以很快达到平衡，产生理想的低能耗和高效率的萃取效果，通过上下或左右多级串联，很容易满足萃取要求。

附图说明

图1球形填料结构示意图

图2管形填料结构示意图

图3并流降膜萃取装备示意图

重相进料口(1)，轻相进料口(2)，液体分布器(3)，填料(4)，充填填料的设备(5)，混合液出料口(6)，澄清槽(7)，轻相出料口(8)，重相出口(9)。

图4萃取装备多级逆流串联示意图

轻相物料进口(1)，重相物料进口(2)，液体分布器(3)，填料(4)，充填填料的设备(5)，混合液出料口(6)，澄清槽(7)，液体泵(8)，轻相一级平衡液出料(9)，轻相一级平衡液进料(10)，轻相二级平衡液出料(11)，轻相二级平衡液进料(12)，重相出料口(13)，轻相出料口(14)。

图5萃取装备多级错流串联示意图

待萃液进料口(1)，溶剂进料口(2-4)，液体分布器(5)，填料(6)，充填填料的设备(7)，待萃液出口(8-10)，澄清槽(11)，溶剂出口(12-14)。

图6轻相与重相液体在填料表面分布示意图

重相液体(1)，球形/管形填料(2)，轻相液体(3)。

具体实施方式

实验1萃取效果评价对照实验1

在2000ml水中加入碘单质0.400g，并加入碘化钾1.000g，配置成200mg/L的碘-碘化钾水溶液。取其中160ml，置于500ml烧杯中，使用磁力搅拌器搅拌，转子转速为400r/min，每隔1.5分钟取样分析碘水中碘的萃余量，所得数据见表1。

实验2萃取效果评价对照实验2

配制实验1中同样浓度的碘-碘化钾水溶液2000ml，全部置于5000ml的塑料烧杯中，加入1000ml环己烷。使用轴长为5.6cm的搅拌轴搅拌，转速为400r/min，每隔1.5分钟取样分析碘水中碘的萃余量，所得数据参见表1。

实验3球形丝网填料并流降膜实验