[发明专利]一种萃取装置及萃取方法

说明书

技术领域

本发明属于化工萃取分离技术领域，涉及一种萃取装置及萃取方法，尤其涉及一种塔式多级混合澄清大相比萃取装置及萃取方法。

背景技术

萃取是一种高效的工业分离提取技术，其具有选择性高、分离效率高、易于操作、物料适用性强、能耗低等优点，而被广泛应用于石油、化工、制药、冶金、环保、生物工程及新材料制备等领域。围绕不同萃取分离物料、分离工艺、降低能耗和高效操作的装备及方法层出不穷。

现有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，萃取塔按其混合传质方式又分为脉冲塔、转盘塔、振动筛板塔、填料塔等，与混合萃取槽相比，萃取塔最大的优点就是物料滞留量小、处理量大、占地面积小、空间利用率高、可实现密闭带压连续操作等。但是，萃取塔属于微分接触式非平衡态传质，各组分浓度从上到下连续变化，轻重两相在垂直方向上逆流接触，在塔上下两端分离，当流速控制不好时，极易造成液泛或塔体内轴向返混、轻相夹带量大，因此，萃取塔操作级效率较低，不适合两相相比较大的工艺条件，工业上一般通过增加萃取塔高来解决萃取过程返混的问题，对于一些大型萃取塔，大约60-75％的高度是用来补偿轴向混合的。另外，轴向返混所造成的传质效率和处理量之间的矛盾也是小型萃取塔放大到工业萃取塔时需要解决的主要技术难点问题。

混合澄清萃取槽采用逐级接触式萃取操作，混合—澄清—再混合—再澄清，在每一级萃取槽内，均完成两相混合与澄清的相分离过程，有明确的阶段，级效率高；多级串联错流或逆流连续操作时，级数可变，操作弹性好，是目前使用最多最可靠的萃取分离设备。混合澄清萃取槽由混合室和澄清室两部分组成，混合室的目的是使互不相溶的液体充分混合，即将分散相快速均匀的扩散至连续相，增大相接触面积。常规的搅拌混合是利用搅拌桨的高速剪切力将分散相液滴破碎为更细小颗粒，强化相间扩散与传质，两相在混合室完成相间传质达到平衡后，进入澄清室进行相分离；澄清室一般采用平面展开设计，以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长大，依靠相间密度差上浮下沉，完成相间静置分离，由于澄清室的静置分离与两相密度差和分散相液滴大小相关，因此澄清过程相对于混合过程非常缓慢，澄清室的尺寸一般较混合室大很多。通常，萃取时混合室需要较小的液滴和较大的相间湍流，而澄清分离则需要液滴聚并长大，流场缓慢平稳。相分散混合和相聚并澄清这两种相反的操作过程一直是混合澄清槽无法适应大相比萃取操作要求的难题，混合与澄清的两个过程相互制约、难以调和，即强力混合可减小混合时间和混合室尺寸，但会增加澄清时间和澄清室尺寸，萃取分离效率可能会下降。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和沉降时间来实现，这样增大了混合澄清萃取槽的占地面积，澄清室内萃取剂溶液滞存量大，增加萃取剂消耗和运行成本。

CN 102743896A公开了一种多段气提的塔式混合澄清萃取装置及萃取方法，在提出垂直堆垛串联多级混合澄清萃取槽方案的同时，较全面的描述了国内外在解决混合与澄清矛盾，提高萃取效率的诸多技术成果。很显然，不管是在竖直的塔内每隔一段距离设置一个蓄液槽，还是交替设置混合室和澄清室，还是简单的垂直叠加串联排列，虽然能较好地解决混合澄清萃取槽水平安装连接的占地面积大问题，但是大尺寸的澄清槽结构要求并没有获得根本性改变。既要提高混合室传质效率，又要缩短澄清室分离时间之间的矛盾仍然突出。

CN 103752036A公开了一种气泡辅助的有机液膜发生器，提出了一种提高混合室传质效率并降低萃取剂用量的装置和方法，通过气泡产生有机液膜，大大的增加了分散相的传质面积，减少了萃取剂用量，在提高相接触面积的同时，极大地减少了原有以搅拌方式为主的混合室的分散相液滴数量，提高了分散相的聚并速度，可实现利用少量萃取剂提取极低浓度目标物的需要。试验证明，该技术对连续相和分散相相比大于500的体系，当待分离的目标物含量低至0.1g/L时，萃取过程仍表现出较高的分离效率。但该装置重点基于气泡辅助有机液膜形成的一种装置，需要开发配套的大型混合澄清萃取槽，才能在处理大流量连续相液体时，实现其工业放大应用的效果。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种萃取装置及萃取方法，所述萃取装置较好的实现了混合室和澄清室一体结构，解决了混合室轻相、重相和气相分离问题，占地面积小、可处理大流量的含待分离目标物水溶液并减少高位萃取塔返混。