專利名稱：一種新型結(jié)構(gòu)緊湊的溶劑萃取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液-液混合和分離的一種新型、結(jié)構(gòu)緊湊的溶劑萃取裝置，特別適用于兩相任一流比的溶劑萃取。
常用的溶劑萃取裝置通常由若干級組成，每一級包含一個混合室和一個澄清室，兩相進(jìn)料口和攪拌器設(shè)在混合室，兩相出料口設(shè)在澄清室。此類常規(guī)溶劑萃取裝置存在的主要問題是混合室與澄清室的邊長比一般為1∶3-5，設(shè)備體積大，占地面積多，溶液滯存量大，因而造成一次性投資大;混合室的溶劑揮發(fā)損失嚴(yán)重，在酸度較高的萃取體系中易揮發(fā)出大量酸霧，腐蝕設(shè)備，污染環(huán)境;在兩相流比較大或較小時，混合室內(nèi)不能實現(xiàn)所要求的混合相比。上述問題在級數(shù)較多和萃取劑昂貴的情況下更為突出。
日本專利文獻(xiàn)特公昭61-19281介紹了一種設(shè)有輕相或重相回流裝置的溶劑萃取裝置。該裝置是由混合室和澄清室、界面調(diào)節(jié)裝置所組成。在混合室內(nèi)設(shè)有泵混器、重相導(dǎo)入管、吸引筒，吸引筒安裝在泵混器的下面;在混合室和澄清室之間設(shè)有一塊中間帶孔的隔板將混合室與澄清室隔開。在澄清室內(nèi)，中間帶孔隔板的附近再設(shè)置一塊擋板和另一塊中間帶孔的擋板。在澄清室設(shè)有輕相溢流口，重相導(dǎo)出口;混合室和澄清室之間設(shè)置回流管，回流管的一端開口在混合室的底部對著吸引筒，回流管的另一端開口設(shè)在澄清室的重相澄清區(qū)或輕相澄清區(qū)，在回流管上裝有調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)流量，重相和輕相在混合室內(nèi)進(jìn)行混合，然后混合相從混合室通過帶孔隔板的孔，從擋板的上端溢流，再通過另一個帶孔擋板的孔進(jìn)入澄清室，分相。該發(fā)明的主要目的，是將澄清室的部分輕相或重相返回混合室，實現(xiàn)所要求的混合相比。該萃取裝置雖解決了控制混合室內(nèi)的混合相比，但是在該萃取裝置的每一級內(nèi)增加了一套回流裝置，設(shè)備結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，操作麻煩，占地面積和溶液滯存量仍然較大，混合室的溶劑揮發(fā)損失亦嚴(yán)重，相夾帶較高，在酸度較高的萃取體系中易揮發(fā)出大量酸霧，腐蝕設(shè)備，污染環(huán)境。另外，該萃取裝置由于混合室內(nèi)的混合相出口設(shè)在隔板的中部，易造成部分輕、重相“短路”，使兩相在混合室內(nèi)的停留時間分布較寬，降低了級效率。
本發(fā)明的目的在于，為了避免上述萃取裝置的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，澄清室的各種擋板及混合室的混合區(qū)均活動可調(diào)，溶劑揮發(fā)損失少，級效率高，相夾帶小，溶液滯存量少，適用范圍廣，操作方便靈活的一種新型的結(jié)構(gòu)緊湊的溶劑萃取裝置。
本發(fā)明的另一個目的是，本發(fā)明的新型的結(jié)構(gòu)緊湊的溶劑萃取裝置，用于酸度較高的萃取體系時，可避免揮發(fā)出大量酸霧，使設(shè)備免于腐蝕，防止環(huán)境污染。
本發(fā)明的再一個目的是，利用本發(fā)明的萃取裝置，在沒有相回流裝置的情況下，而能調(diào)節(jié)混合區(qū)的混合相比。
本發(fā)明還有一個目的是，使本發(fā)明的溶劑萃取裝置占地面積小，增加了設(shè)備利用率，使一次性投資減小。
本發(fā)明是一種新型的結(jié)構(gòu)緊湊的溶劑萃取裝置，為一個容器，在容器內(nèi)設(shè)置一個隔板，將容器分成一個混合室和一個澄清室，在混合室內(nèi)包括一個輕相入口和一個重相入口，還設(shè)置一個攪拌器;澄清室包含一個輕相出口和一個重相出口，輕相出口和重相出口設(shè)置在所說的容器的邊壁上，在重相出口處安裝一個重相壩，在混合室內(nèi)還含有一個位于攪拌器下正對著攪拌器的中心導(dǎo)流管，通過安裝在混合室底板上面的兩相導(dǎo)流槽與重相入口和輕相入口相連通;所說的隔板的下端與容器的底之間有一通道;在澄清室內(nèi)水平設(shè)置一組上組合擋板和一組下組合擋板，在靠近所說的隔板處分別垂直設(shè)置一塊上導(dǎo)流板和一塊下導(dǎo)流板，并與隔板間形成通道，引導(dǎo)混合相的液體流入澄清室的相界面處，避免混合相在澄清區(qū)發(fā)生“短路”現(xiàn)象，又防止混合相液體擾動澄清室，隔板上端面低于上導(dǎo)流板的上端面。
在澄清室內(nèi)設(shè)置的上組合擋板和下組合擋板的目的在于減少相夾帶，促進(jìn)相聚合，使液滴加速聚合。
為了加速預(yù)澄清，在混合室內(nèi)上、下各設(shè)有水平放置的中間帶孔的一塊上擋板，和一塊中間帶孔的下?lián)醢鍨楹?，中心?dǎo)流管通過下?lián)醢宓目?，攪拌器的軸通過上擋板的孔，混合室的上擋板和下?lián)醢鍖⒒旌先齻€區(qū)，上擋板和下?lián)醢逯g為混合區(qū)，上擋板以上為上預(yù)澄清區(qū)，下?lián)醢逡韵聻橄骂A(yù)澄清區(qū)，混合區(qū)的高度為上擋板和下?lián)醢逯g的距離，由于本發(fā)明的萃取裝置的混合室的上擋板和下?lián)醢寰缮舷乱苿樱势浠旌蠀^(qū)的位置和大小是活動可調(diào)的，根據(jù)不同的萃取體系不同的工藝條件，而確定混合區(qū)的位置和大小?；旌鲜业纳蠐醢搴拖?lián)醢宓牧硗獾淖饔檬强梢苑乐箶嚢璁a(chǎn)生的旋渦和液流對上下預(yù)澄清區(qū)的擾動?；旌鲜业纳蠐醢搴拖?lián)醢宓母鬟呴L與混合室內(nèi)邊的對應(yīng)邊長相等。位于混合區(qū)上、下方的，上、下預(yù)澄清區(qū)的容積的大小可以相同，亦可以不同，也可以只設(shè)上預(yù)澄清區(qū)或下預(yù)澄清區(qū)，根據(jù)工藝條件確定，上、下預(yù)澄清區(qū)的容積之和一般為混合區(qū)的0-80%，下預(yù)澄清區(qū)的下方的混合室底板上設(shè)有兩相導(dǎo)流槽，其一端與容器邊壁上的輕、重相入口相連接，另一端與中心導(dǎo)流管垂直連接。中心導(dǎo)流管安裝在兩相導(dǎo)流槽上，中心導(dǎo)流管的高度為混合區(qū)高度的20-60%。將容器分成混合室和澄清室的垂直設(shè)置的隔板，其寬度等于對應(yīng)的混合室內(nèi)邊寬，其高度為混合區(qū)高度的1.0-1.8倍，隔板的下端與容器的底板之間的通道的高為混合區(qū)高度的10-30%。
澄清室與混合室相鄰，位于容器的另一側(cè)，澄清室的橫截面與混合室橫截面的比為1∶1左右，其寬度與混合室的寬相等，澄清室內(nèi)包含有輕相出口，重相出口，上、下組合擋板，上、下導(dǎo)流板和擋流板。澄清室內(nèi)的澄清區(qū)又分為輕、重相澄輕區(qū)。
輕相出口和重相出口分別位于容器的邊壁上的上角處和下角處，輕相出口距容器底板的高度是隔板高度的1.2-2.0倍。
在澄清室一側(cè)的隔板上水平設(shè)置一塊擋流板，位于上、下導(dǎo)流板之間距離的中點(diǎn)上，其長度與隔板寬相等，其寬度為隔板寬的5-10%，擋流板的作用是它能避免混合相的液流擾動澄清室。
分別垂直設(shè)置的上、下導(dǎo)流板與隔板的距離為隔板寬的5-10%，其長度均等于隔板的寬，上、下導(dǎo)流板之間的距離與上組合擋板最下一塊擋板和下組合擋板最上一塊擋板之間的距離相等，亦可以不等，上、下導(dǎo)流板之間的距離為隔板高的20-60%，上導(dǎo)流板的上端面高于輕相出口，下導(dǎo)流板的下端面落在容器的底板上。
一組上組合擋板和一組下組合擋板均由數(shù)塊水平放置的平板組成，交錯疊放，亦可不交錯疊放，但以交錯疊放為好，其結(jié)構(gòu)是活動可調(diào)的，上組合擋板最下一塊擋板與下組合擋板最上一塊擋板的距離為隔板高的20-60%，上、下組合擋板中的每一塊擋板與隔板平行的邊等于隔板的寬，上、下組合擋板中的每一塊擋板的與隔板垂直的邊等于隔板與容器后端板距離的75-95%。上、下組合擋板的數(shù)量可以相同，也可以不同，各擋板之間的距離可以相同，也可以不同，均根據(jù)不同工藝不同的萃取體系的分相情況而確定，對于分相較快的萃取體系，可減少組合擋板的數(shù)量，增大其間距，對于分相較慢的萃取體系可增加組合擋板的數(shù)量，或在上、下組合擋板的任一兩水平擋板之間增設(shè)助清填料，可提高相聚積速度。所采用的助清填料為具有過濾澄清作用的填料，以便進(jìn)一步改善澄清效果。
重相壩位于容器邊壁外側(cè)的重相出口處，其高度根據(jù)澄清室內(nèi)相界面位置確定。在重相壩內(nèi)側(cè)也可設(shè)置調(diào)節(jié)高度的閘板或螺管結(jié)構(gòu)，根據(jù)流體靜力學(xué)平衡原理，通過調(diào)節(jié)閘門和螺管高度來控制澄清室內(nèi)的相界面的位置。
在混合室所安裝的攪拌裝置為所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的各種攪拌器，例如泵式葉輪攪拌器，平直葉輪攪拌器等，攪拌器位于中心導(dǎo)流管的正上方，其軸通過上擋板的孔。
輕、重相從輕、重相入口經(jīng)兩相導(dǎo)流槽、中心導(dǎo)流管進(jìn)入混合室的混合區(qū)，混合相由混合室的上擋板和下?lián)醢宓目走M(jìn)入上、下預(yù)澄清區(qū)，然后混合相從隔板的上、下端經(jīng)上、下導(dǎo)流板和擋流板流入澄清區(qū)進(jìn)行相分離，分離后的輕相經(jīng)上組合擋板，由輕相出口流出，分離后的重相經(jīng)下組合擋板，經(jīng)重相出口，從重相壩流出。
以上所說的溶劑萃取設(shè)備是一個單級設(shè)備，但通過對單級設(shè)備之間的混合室輕相、重相入口和澄清室輕、重相出口的各種連接組合，無需外加動力就能實現(xiàn)符合工藝要求的多級逆流或多級錯流等萃取方式，而這些方式和組合方法是所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于一、本萃取裝置避免了上述萃取裝置的缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡單，級效率高≥95%，相夾帶量小，澄清室的各種擋板及混合區(qū)均活動可調(diào)，占地面積比上述常規(guī)萃取裝置可減少50%以上。由于在混合室中有上預(yù)澄清區(qū)，使混合相不與空氣接觸，有機(jī)相揮發(fā)減少，上述常規(guī)萃取裝置的有機(jī)相揮發(fā)量是本萃取裝置的3-5倍，在澄清室內(nèi)安裝有上、下組合擋板，能獲得較窄的溶液停留時間分布，使相夾帶量比上述常規(guī)萃取裝置降低70%以上，上、下組合擋板結(jié)構(gòu)可根據(jù)不同萃取體系和條件相應(yīng)變化調(diào)整，操作方便靈活，適應(yīng)范圍廣，無相回流裝置兩相任一流比下可實現(xiàn)所要求的混合相比;一次性投資小，對現(xiàn)有工藝不需要增加廠房面積，可使產(chǎn)量提高一倍以上。
二、由于本萃取裝置在混合室中有上預(yù)澄清區(qū)，使水相揮發(fā)量大大減小，甚至水相幾乎沒有揮發(fā)，用于酸度較高的萃取體系時，可避免揮發(fā)出酸霧，使設(shè)備免于腐蝕，防止了對環(huán)境的污染。
本發(fā)明可用一種非限定性實例進(jìn)行具體化的說明，它將有助于對本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)的理解。這種新型的結(jié)構(gòu)緊湊的溶劑萃取裝置的實例見

圖1。以下將結(jié)合圖1對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖1一種新型的結(jié)構(gòu)緊湊的溶劑萃取裝置本發(fā)明的新型的結(jié)構(gòu)緊湊的溶劑萃取裝置為一容器，該容器為一個長方形的箱體。在箱體內(nèi)設(shè)置一個垂直的隔板(1)將容器分成一個混合室(2)和一個澄清室(3)。在混合室上下分別設(shè)有水平放置的中間帶有圓孔的一塊上擋板(4)和一塊中間帶有圓孔的下?lián)醢?5)，將混合室分成三個區(qū)，上擋板和下?lián)醢逯g為混合室，混合區(qū)為一個正方體，上擋板(4)的上方為上預(yù)澄清區(qū)，下?lián)醢?5)的下方為下預(yù)澄清區(qū)。中心導(dǎo)流管(6)通過下?lián)醢?5)的圓孔。上、下預(yù)澄清區(qū)之和為混合區(qū)的百分?jǐn)?shù)視不同的萃取工藝體系而定。在下預(yù)澄清區(qū)的下方箱體的底板 上設(shè)有輕相、重相導(dǎo)流槽(7)，輕相、重相導(dǎo)流槽的一端與箱體前端板(8)相接，形成輕相入口(9)和重相入口(10)，另一端與中心導(dǎo)流管(6)垂直相連。中心導(dǎo)流管(6)安裝在輕相、重相導(dǎo)流槽上，中心導(dǎo)流管的高度為混合區(qū)高度的百分?jǐn)?shù)視操作控制的條件而定。混合室內(nèi)的攪拌裝置為泵式葉輪攪拌器(11)。該攪拌器位于中心導(dǎo)流管(6)的正上方，攪拌器的軸通過混合室上擋板(4)的圓孔。垂直設(shè)置的隔板(1)，其寬度等于箱體前端板(8)的內(nèi)邊寬，其高度為混合區(qū)高度的倍數(shù)視不同的萃取工藝體系而定。隔板下端與箱底之間的通道為混合區(qū)高度的多少也由于不同的萃取工藝體系而異。澄清室(3)的橫截面與混合室橫截面比為1∶1左右。澄清室(3)的寬與混合室(2)的寬相等。澄清室內(nèi)包含有輕相出口(12)、重相出口(13)，一組上組合擋板(14)、一組下組合擋板(15)、上導(dǎo)流板(16)、下導(dǎo)流板(17)和擋流板(18)。開口為距形的輕相出口(12)和重相出口(13)分別位于箱體后端板(19)上角處和下角處，其位置為斜對角。輕相出口距箱體底板(20)的高度為隔板高的多少倍，也視不同的萃取工藝體系而定。垂直設(shè)置的上導(dǎo)流板(16)和下導(dǎo)流板(17)之間的距離與上組合擋板(14)最下一塊擋板和下組合擋板(15)最上一塊擋板之間的距離相等。上、下導(dǎo)流板之間的距離為隔板高的百分?jǐn)?shù)視不同的萃取工藝體系而定，上導(dǎo)流板(16)的上端面高于輕相出口(12)，下導(dǎo)流板(17)的下端面落在箱體的底板(20)上。(21)為箱體的側(cè)板。一組上組合擋板(14)由兩塊水平的平板組成，一組下組合擋板(15)亦由兩塊水平的平板組成。上組合擋板(14)最下一塊擋板與下組合擋板(15)最上一塊擋板之間的距離為隔板高的百分?jǐn)?shù)根據(jù)不同的萃取工藝體系而定。上、下相組合擋板的每一塊與隔板平行的邊等于隔板(1)的寬，上、下組合擋板中每一塊擋板的與隔板垂直的邊等隔板與后端板距離的百分?jǐn)?shù)，視不同的萃取工藝體系而定。重相壩(22)位于箱體后端板(19)外側(cè)重相出口(13)處，在重相壩(22)內(nèi)設(shè)置可調(diào)節(jié)高度的閘門結(jié)構(gòu)，通過閘板結(jié)構(gòu)來控制澄清區(qū)內(nèi)的相界面的位置。
本發(fā)明的裝置可應(yīng)用于有色金屬、貴金屬、稀有金屬、稀土、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域中的溶劑萃取的分離工藝中。在級數(shù)多和萃取劑昂貴的萃取體系中應(yīng)用本發(fā)明，其經(jīng)濟(jì)效益更為顯著。
權(quán)利要求
1.一種新型的結(jié)構(gòu)緊湊的溶劑萃取裝置，為一個容器，(1)在容器內(nèi)設(shè)置一個隔板將容器分成一個混合室和一個澄清室，(2)在混合室內(nèi)包括一個輕相入口和一個重相入口，還設(shè)置一個攪拌器，(3)澄清室包含一個輕相出口和一個重相出口，輕相出口和重相出口設(shè)置在所說的容器的邊壁上，在重相出口處安裝一個重相壩，本發(fā)明的特征是(1)在混合室內(nèi)，還含有一個位于攪拌器下正對著攪拌器的中心導(dǎo)流管，通過安裝在混合室底板上面的兩相導(dǎo)流槽與重相入口和輕相入口相連通，(2)所說的隔板的下端與容器的底之間有一通道，(3)在澄清室內(nèi)水平設(shè)置一組上組合擋板和一組下組合擋板，在靠近所說的隔板處分別垂直設(shè)置一塊上導(dǎo)流板和一塊下導(dǎo)流板，并與隔板間形成通道，隔板上端面低于上導(dǎo)流板的上端面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種新型的結(jié)構(gòu)緊湊的溶劑萃取裝置，其特征是，在混合室內(nèi)水平設(shè)置一塊中間帶孔的上擋板及一塊中間帶孔的下?lián)醢澹行膶?dǎo)流管通過所說的下?lián)醢宓目?，攪拌器的軸通過上擋板的孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的一種新型的結(jié)構(gòu)緊湊的溶劑萃取裝置，其特征是，中心導(dǎo)流管的高度為混合區(qū)高度的20-60%，上、下預(yù)澄清區(qū)容積之和為混合區(qū)的0-80%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的一種新型的結(jié)構(gòu)緊湊的溶劑萃取裝置，其特征是，所說的隔板，其寬度等于對應(yīng)的混合室的內(nèi)邊寬，其高度為混合區(qū)高度的1.0-1.8倍，隔板的下端與容器底板之間的通道的高為混合區(qū)高度的10-38%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的一種新型的結(jié)構(gòu)緊湊的溶劑萃取裝置，其特征是，在澄清室一側(cè)的隔板上水平設(shè)置擋流板，位于上、下導(dǎo)流板之間距離的中點(diǎn)上，其長度與隔板寬相等，其寬為隔板寬度的5-10%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的一種新型的結(jié)構(gòu)緊湊的溶劑萃取裝置，其特征是，垂直設(shè)置的上、下導(dǎo)流板與隔板的距離為隔板寬的5-10%，其長均等于隔板的寬，上、下導(dǎo)流板之間的距離為隔板高的20-60%，上導(dǎo)流板的上端面高于輕相出口，下導(dǎo)流板的下端面落在容器的底板上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的一種新型的結(jié)構(gòu)緊湊的溶劑萃取裝置，其特征是，上組合擋板最下一塊擋板與下組合擋板最上一塊擋板的距離為隔板高的20-60%，上、下組和擋板中的每一塊擋板與隔板平行的邊等于隔板的寬，上、下組合擋板中每一塊擋板的與隔板垂直的邊等于隔板與容器后端板距離的75-95%。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的一種新型的結(jié)構(gòu)緊湊的溶劑萃取裝置，其特征是，上組合擋板和下組合擋板交錯疊放。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的一種新型的結(jié)構(gòu)緊湊的溶劑萃取裝置，其特征是，在上、下組合擋板的任一兩擋板間增設(shè)助清填料。
全文摘要
本發(fā)明的溶劑萃取裝置，為一個容器，其中設(shè)置一個隔板，將容器分成混合室和澄清室?；旌鲜矣休p、重相入口、攪拌器和中心導(dǎo)流管。在澄清室內(nèi)有輕、重相出口，上、下導(dǎo)流板、擋流板、上、下組合擋板。本裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、級效率高、相夾帶小，有機(jī)相揮發(fā)少，占地面積比一般萃取裝置可減少50％以上，各種擋板及混合區(qū)位置活動可調(diào)，在酸度較高的萃取體系可避免酸的揮發(fā)，無相回流裝置在任一流比下可調(diào)節(jié)混合相比。
文檔編號C01F17/00GK1035622SQ8810109
公開日1989年9月20日 申請日期1988年3月8日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月8日
發(fā)明者王瑞忠, 余德鑫 申請人:北京有色金屬研究總院