[发明专利]一种液液萃取混合澄清槽、萃取方法及用途

说明书

技术领域

本发明属于化工分离中的萃取技术领域，特别是涉及一种结构简单紧凑且具有大沉降面积的液液萃取混合澄清槽，以及利用该混合澄清槽的萃取方法及用途。

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、新材料制备等领域应用广泛。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。

混合澄清萃取槽采用的是逐级接触式萃取操作。液-液两相的混合和澄清分离有明显的阶段性，混合-澄清-再混合-再澄清，不断重复循环操作。当两相液流进行错流或逆流连续接触时，在每一级萃取槽内均完成两相混合与澄清相分离两个步骤，级效率高。多级串联连续萃取操作时，级数可变，且操作弹性好。当单槽运行故障时，可以从整个设备线中单独短路出来进行检修，而不影响其他萃取槽的连续操作。由于其物料适应性强，在较宽的相比或流比范围内均可稳定操作，设备制造简单，容易放大，可靠性高等原因，混合澄清萃取槽是目前使用最多的萃取分离装置之一。

混合澄清萃取槽一般由混合室和澄清室两部分组成。混合室和澄清室一般呈平面布局展开，占地面积大。混合室中安装有搅拌装置或脉冲装置，目的是使互不相溶的两相液体充分混合接触，将某一液相作为分散相分散到另一连续的液相中。搅拌过程可促进分散相液滴的破碎，加快液滴表面更新速度，加大传质面积，从而加快被萃物质在分散相和连续相的两相界面间传递速度。两相流体在混合室内完成混合后，进入澄清室进行两相分离。澄清室的结构设计可以很灵活，一般与混合室的长度比为5:1~3:1，目的是为了获得较大的沉降面积，有利于分散相液滴在澄清室内尽快聚并成一连续的新相，利用两个宏观液相间密度差实现重力沉降相分离，因此澄清室的尺寸一般较混合室大很多。通常地，混合澄清槽内混合和澄清这两个过程互相制约，难于同时兼顾。萃取时的混合过程需要较小的液滴及较大的湍流，而分离时的澄清过程则希望分散的液滴尽快聚并，流场需尽可能平稳。为了强化萃取过程传质，常常需要加强搅拌、延长混合室内相接触时间，但这又造成后续澄清及相分离过程的压力，两者的矛盾始终没有得到很好解决。特别对于一些易乳化体系或粘度较大的体系，过度的搅拌混合导致两相澄清分离困难，在澄清室内来不及完成两相分离而产生相夹带损失等。另外，萃取过程油水两相间的传质始终处于非平衡动态，如果不能保证澄清时间，将导致不得不增加混合澄清槽的个数。特别对于一些萃取传质动力学较慢的萃取体系，澄清分相时间往往是制约萃取效率的关键因素。因此，目前工业上广泛应用的混合澄清槽大多只能适用于萃取化学反应速度较快、油水两相混合不易乳化、两相分相速度快的萃取操作，而且适用的油水两相相比或流比也不高。为了解决这些问题，现有混合澄清萃取槽只能依靠尽量增加澄清室的沉降面积，延长澄清时间等，但这样做又造成占地面积过大，澄清室内溶剂滞存量过大，运行成本高等问题。

为了减少有机相滞留量，最重要的是减少澄清室的尺寸，但这又与需要保证足够大的沉降面积相矛盾。为了克服此矛盾，人们进行了许多研究。例如，在澄清室内加装多层水平或倾斜的隔板以求缩短沉降距离、减小液流波动，从而达到缩短沉降时间、减小澄清室尺寸的目的，但这样的结构往往导致检修槽或清洁槽时操作困难。在澄清室内设置各种各样的聚并装置是另一种思路，目的在于提高分散相聚并速度、减轻液流波动、减少相夹带。实验表明，设置各种亲水或疏水材料制造的丝网聚并装置或采用静电聚并，都可以大大提高分散相聚并速度，从而减小澄清室尺寸。但是，物料中的固体沉积或杂质可能成为潜在的事故源。为保持料液的清澈，势必要对料液进行严格的过滤，而增加过滤次数，可能会增大溶剂的夹带损失，加上聚并装置的费用，使增加聚并装置在经济上失去优势，所以在工业上应用的甚少。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种结构简单紧凑、沉降面积大、澄清分离时间长、萃取分离效果好、有机相滞留量小的液液萃取混合澄清槽、相应的萃取方法及用途。本发明特别适用于易乳化体系或粘度较大的体系。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种液液萃取混合澄清槽，所述混合澄清槽包括混合室和澄清室；所述澄清室内靠近混合室一侧，设置有导流管，所述导流管由混合室出口延伸至澄清室末端；所述澄清室内至少在导流管的上方或下方横向固定设置一个楔形体。