專利名稱：液-液兩相混合-分離的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于液-液兩相混合-分離領(lǐng)域，涉及一種液-液兩相混合-分離的 裝置，該裝置可用于濕法冶金、石油、化工、醫(yī)藥、食品、廢水處理和核能等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
兩相混合-分離是一種常用且重要的化工單元操作。工業(yè)上常用的設(shè)備有箱式設(shè) 備(包括傳統(tǒng)的萃取釜、混合澄清槽)、塔式設(shè)備?；旌铣吻宀凼且揽恐亓?lái)實(shí)現(xiàn)兩相分離的，由于其具有對(duì)相比、流速的變化適應(yīng) 性較大，易于操作等優(yōu)點(diǎn)而在工業(yè)上被廣泛使用。但是其占地面積大，需要較大的廠房，所 以一次性投資較大。而且，由于混合澄清槽有很大的槽體積存量，其兩相停留時(shí)間較長(zhǎng)，這 對(duì)于熱力學(xué)上或化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的物質(zhì)的分離是一個(gè)致命的缺陷，也導(dǎo)致這種設(shè)備在某些 特殊場(chǎng)合(如需要快速分離或易乳化、難分離體系)難以適應(yīng)，大大地限制了其使用范圍， 同時(shí)，較長(zhǎng)的兩相停留時(shí)間和開、停車時(shí)間也造成了其分離效率低下，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生不利 影響。塔式設(shè)備常用的是轉(zhuǎn)盤塔、脈沖塔、萃取塔等。與混合澄清器相比，塔式設(shè)備有其 獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，具有高空發(fā)展占地面積小，設(shè)備積存量少的特點(diǎn)，另外，它處理量大，密封性能 好，適用于高溫高壓大通量易燃易爆的環(huán)境。但是其設(shè)備較高，需要高的廠房，所以造價(jià)高； 此外，設(shè)備安裝、液體輸送要求也很高，易形成液泛且難于恢復(fù)正常；設(shè)備設(shè)計(jì)放大較困難， 需留較大的安全系數(shù)，不能充分發(fā)揮設(shè)備的效能，且對(duì)于無(wú)機(jī)械攪拌的萃取塔而言，還存在 傳質(zhì)效率低、處理能力小、不能適應(yīng)兩相流比很大的場(chǎng)合。另外，塔式設(shè)備在停車時(shí)會(huì)破壞 塔內(nèi)的物料平衡，遇到經(jīng)常停車和開車的操作時(shí)會(huì)很麻煩，因停車破壞了塔內(nèi)的物料平衡， 濃度分配完全被打亂，再次開車又要重新建立物料平衡，浪費(fèi)了時(shí)間和物料。因此，為了適應(yīng)特殊的液-液分離場(chǎng)合，解決現(xiàn)有工業(yè)上兩相混合-分離的難題， 本領(lǐng)域迫切需要開發(fā)出一種能夠集混合-分離于一體，使兩相混合充分，傳質(zhì)效率高；同時(shí) 減少設(shè)備所占面積和空間，特別適用于分離兩相密度差較小、黏度大、易乳化的體系，或處 理由于時(shí)間長(zhǎng)易失活性和易變性的物料的新型液-液兩相混合-分離的裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種新穎的液-液兩相混合-分離的裝置，能有效地解決當(dāng)前 工業(yè)上液-液兩相混合-分離設(shè)備投資大、傳質(zhì)效率低、處理能力小以及對(duì)某些特殊場(chǎng)合 (如需要快速分離或易乳化、難分離體系)難以適應(yīng)等難題，提高了傳質(zhì)效率和分離能力， 降低了投資費(fèi)用，且對(duì)某些特殊場(chǎng)合的分離提供了一種新的途徑，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中 存在的問(wèn)題。本實(shí)用新型提供了一種液-液兩相混合-分離的裝置，包括位于頂部的電機(jī)，連 接電機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，連接傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，連接轉(zhuǎn)動(dòng)軸的上軸承及軸承座、以及下軸承及 軸承座，位于下軸承及軸承座上的機(jī)械密封，內(nèi)筒，外筒，位于內(nèi)筒中的輕相堰、重相堰，位于外筒中的輕相收集室、輕相出口、重相收集室、重相出口、輕相進(jìn)口及重相進(jìn)口，支座，位 于支座底部的減振器，以及位于外筒底部的底部葉片。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述電機(jī)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間通過(guò)聯(lián)軸器連接。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述內(nèi)筒的長(zhǎng)徑比為4 1至1 1。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述裝置包括高速旋轉(zhuǎn)的內(nèi)筒和固定不動(dòng)的外筒。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述內(nèi)筒采用雙軸承支撐的形式。

圖1是本實(shí)用新型的液-液兩相混合-分離的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是使用本實(shí)用新型的液-液兩相混合-分離的裝置的單級(jí)混合-分離的流程 示意圖。圖3是使用本實(shí)用新型的液-液兩相混合-分離的裝置的多級(jí)混合-分離的流程 示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的發(fā)明人在進(jìn)行了廣泛而深入的研究之后發(fā)現(xiàn)，使用這樣的液-液兩 相混合-分離的裝置，其中存在一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的內(nèi)筒和固定不動(dòng)的外筒，兩相液體分別從 裝置的輕相進(jìn)口和重相進(jìn)口進(jìn)入，經(jīng)過(guò)環(huán)隙和底部葉片的充分混合，實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)；混合液在自 吸力作用下進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的內(nèi)筒，在離心力的作用下實(shí)現(xiàn)兩相分離?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，本實(shí)用 新型得以完成。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思如下以兩相密度差小、黏度大的體系為例，如果采用混合澄清槽，由于其是利用重力實(shí) 現(xiàn)兩相的混合和分離的，所以傳質(zhì)效率不高，且分離時(shí)間長(zhǎng)，分離效率低下；若采用塔式設(shè) 備，在兩相密度差很小的情況下(如小于0. 05g/cm3)，就很難實(shí)現(xiàn)輕、重相的分離，而且塔 式設(shè)備分離時(shí)間較長(zhǎng)，投資費(fèi)用較高。再以易乳化的體系為例，混合澄清槽因?yàn)榉蛛x時(shí)間太 長(zhǎng)基本不能夠使用，而塔式設(shè)備的分離效果也很不理想。本實(shí)用新型提供的兩相混合-分 離裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊、處理能力大、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、功耗低、清洗維護(hù)方便等特點(diǎn)，由于離心力通 ?？蛇_(dá)重力的幾百倍，所以特別適合處理兩相密度差小、黏度大和易乳化的體系，如在重力 分相的分離中要求兩相密度差大于0. lg/cm3，而在本裝置中，兩相密度差可以小至0. Olg/ cm3。一般設(shè)備對(duì)于兩相密度差很大或黏度很大的體系不易混合，而本實(shí)用新型提供的裝置 具有強(qiáng)大的混合功能，可使兩相物流充分混合，使兩相物流間很容易地進(jìn)行反應(yīng)或傳質(zhì)。而 對(duì)密度差較小或黏度大的體系，也很容易進(jìn)行分離。在此設(shè)備中混合物的混合與分離是在 一個(gè)設(shè)備內(nèi)幾乎是同時(shí)完成，分離效果又特別好，因而可提高產(chǎn)品質(zhì)量并增加產(chǎn)品產(chǎn)量，簡(jiǎn) 化流程，降低生產(chǎn)成本。本實(shí)用新型提供的裝置具有操作彈性大、不堵塞、分離時(shí)間短、效率 高以及能夠適應(yīng)輕、重相含量波動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，可以有效地解決當(dāng)前工業(yè)液-液兩相混合-分離 上遇到的難題。本實(shí)用新型提供了一種新型液-液兩相混合-分離的裝置，其主要由電機(jī)、傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、上軸承及軸承座、下軸承及軸承座、機(jī)械密封、內(nèi)筒、外筒、輕相堰、輕相收集室 及輕相出口、重相堰、重相收集室及重相出口、輕相進(jìn)口、重相進(jìn)口、支座、減振器、以及底部葉片組成。在本實(shí)用新型中，所述電機(jī)與主軸之間采用聯(lián)軸器進(jìn)行連接。在本實(shí)用新型中，所述內(nèi)筒的長(zhǎng)徑比為4 1至1 1。在本實(shí)用新型中，所述內(nèi)筒是高速旋轉(zhuǎn)的，所述外筒是固定不動(dòng)的。在本實(shí)用新型中，所述內(nèi)筒采用雙軸承支撐的形式。在本實(shí)用新型中，兩相流體之間的傳質(zhì)是通過(guò)裝置的環(huán)隙和底部葉片實(shí)現(xiàn)的。具 體地，重相(一般為水相)進(jìn)入裝置的重相進(jìn)口，輕相(一般為有機(jī)相)進(jìn)入裝置的輕相 進(jìn)口 ；輕相和重相經(jīng)過(guò)裝置的環(huán)隙進(jìn)行充分的混合、實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)，混合液在自吸力作用下進(jìn)入 高速旋轉(zhuǎn)的內(nèi)筒；由于內(nèi)筒的高速旋轉(zhuǎn)，混合液在離心力的作用下分離為新的重相和輕相； 上述分離后的重相將進(jìn)入裝置的重相堰，然后從重相出口流出；輕相則進(jìn)入輕相堰，而后從 輕相出口流出。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述，但是應(yīng)理解，它們僅用于說(shuō)明本實(shí) 用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。圖1是本實(shí)用新型的液-液兩相混合-分離的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示， 該裝置包括位于頂部的電機(jī)1，連接電機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2，連接傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸10，連接轉(zhuǎn) 動(dòng)軸的上軸承及軸承座3、以及下軸承及軸承座15，位于下軸承及軸承座上的機(jī)械密封16， 內(nèi)筒14，外筒13，位于內(nèi)筒中的輕相堰7及重相堰4，位于外筒中的輕相收集室8、輕相出口 9、重相收集室5、重相出口 6、輕相進(jìn)口 11及重相進(jìn)口 12，支座17，位于支座底部的減振器 18，以及位于外筒底部的底部葉片19。圖2是使用本實(shí)用新型的液-液兩相混合-分離的裝置的單級(jí)混合-分離的流程 示意圖。如圖2所示，輕、重相分別從裝置的輕相進(jìn)口 11和重相進(jìn)口 12進(jìn)入內(nèi)筒與外筒之 間的環(huán)隙，內(nèi)筒在電機(jī)的作用下高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)也帶動(dòng)環(huán)隙之間的輕、重相液體，使輕、重相 充分混合、實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)；然后混合液自吸力的作用下從內(nèi)筒底部進(jìn)入內(nèi)筒，在離心力作用下， 重相靠近內(nèi)筒的內(nèi)壁，輕相靠近轉(zhuǎn)動(dòng)軸，從而實(shí)現(xiàn)輕、重相分層；最后輕、重相液體分別經(jīng)過(guò) 裝置的輕相堰和重相堰、輕相收集室和重相收集室，并從從輕相出口 9、重相出口 6流出。由 于離心力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重力，所以其傳質(zhì)充分、分相迅速，適用于密度差很小、黏度大、易乳化的 體系。圖3是使用本實(shí)用新型的液-液兩相混合-分離的裝置的多級(jí)混合-分離的流程 示意圖。如圖3所示，輕相從第1級(jí)的輕相進(jìn)口進(jìn)入，從第1級(jí)輕相出口出來(lái)的輕相進(jìn)入下 一級(jí)(第2級(jí)至第n-1級(jí))的輕相進(jìn)口，直到從最后一級(jí)(第η級(jí))的輕相出口流出，經(jīng)過(guò) 再生循環(huán)再次流入第1級(jí)的輕相進(jìn)口，形成輕相循環(huán)；同時(shí)，重相從最后一級(jí)(第η級(jí))的 重相進(jìn)口進(jìn)入，最后一級(jí)的分離后的重相從其重相出口流入上一級(jí)的重相進(jìn)口(第n-1級(jí) 至第2級(jí))，直到從第1級(jí)的重相出口流出，經(jīng)過(guò)再生循環(huán)又流入最后一級(jí)的重相進(jìn)口，形成 重相循環(huán)。因此，輕相循環(huán)與重相循環(huán)逆向流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多級(jí)混合-分離。因?yàn)楦骷?jí)的轉(zhuǎn)鼓都 有抽吸相鄰兩級(jí)的輕相和重相的能力，所以無(wú)需使用泵便可以很容易地實(shí)現(xiàn)多級(jí)混合-分 離，而且級(jí)數(shù)的增減也很方便。本實(shí)用新型的主要優(yōu)點(diǎn)在于(a)裝置集混合與分離于一體，接觸時(shí)間短，特別適用于處理因時(shí)間太長(zhǎng)易失活性 或易變性的物料；[0030](b)適應(yīng)能力強(qiáng)，不會(huì)因物料的變化而影響萃取效果，能處理兩相密度差較小和黏 度大的體系，并且抗乳化能力強(qiáng)；(c)裝置體積小，占地面積少，投資小；(d)開、停車時(shí)間短，且不會(huì)破壞物料平衡。雖然為了清楚和理解的目的，已對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但是在閱讀了 本申請(qǐng)說(shuō)明書之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明白，在不偏離本實(shí)用新型的精神和實(shí)質(zhì)的前提 下，可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種修改和改變，這些修改和改變均落入所附權(quán)利要求書及其 等價(jià)內(nèi)容所包括的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種液-液兩相混合-分離的裝置，其特征在于，該裝置包括位于頂部的電機(jī)(1)， 連接電機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)O)，連接傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)，連接轉(zhuǎn)動(dòng)軸的上軸承及軸承座 (3)、以及下軸承及軸承座(15)，位于下軸承及軸承座上的機(jī)械密封(16)，內(nèi)筒(14)，外筒 (13)，位于內(nèi)筒中的輕相堰(7)及重相堰(4)，位于外筒中的輕相收集室(8)、輕相出口 (9)、 重相收集室(5)、重相出口(6)、輕相進(jìn)口 (11)及重相進(jìn)口(12)，支座(17)，位于支座底部 的減振器(18)，以及位于外筒底部的底部葉片(19)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電機(jī)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間通過(guò)聯(lián)軸器連接。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)筒的長(zhǎng)徑比為4 1至1 1。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括高速旋轉(zhuǎn)的內(nèi)筒和固定不動(dòng) 的外筒。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)筒采用雙軸承支撐的形式。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種液-液兩相混合-分離的裝置，包括位于頂部的電機(jī)(1)，連接電機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)，連接傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)，連接轉(zhuǎn)動(dòng)軸的上軸承及軸承座(3)、以及下軸承及軸承座(15)，位于下軸承及軸承座上的機(jī)械密封(16)，內(nèi)筒(14)，外筒(13)，位于內(nèi)筒中的輕相堰(7)及重相堰(4)，位于外筒中的輕相收集室(8)、輕相出口(9)、重相收集室(5)、重相出口(6)、輕相進(jìn)口(11)及重相進(jìn)口(12)，支座(17)，位于支座底部的減振器(18)，以及位于外筒底部的底部葉片(19)。
文檔編號(hào)B01D11/04GK201899900SQ20102062026
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者唐康, 甘仁武, 白志山 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)