一種帶有豎直混合擋板的環(huán)隙式離心萃取器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種環(huán)隙式離心萃取器，屬于化工機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)隙式離心萃取器是依靠強(qiáng)大離心力實(shí)現(xiàn)兩相混合液分相的，是一種高效的液-液萃取設(shè)備，已成功應(yīng)用于石油化工、材料制備、生物化工、制藥工程、廢水處理、濕法冶金和核化工等領(lǐng)域。
[0003]目前已有的環(huán)隙式離心萃取器主要包含固定葉片2，外殼4，轉(zhuǎn)筒5，輕相進(jìn)口管7，重相進(jìn)口管8，輕相收集環(huán)9，輕相出口管10，重相垂直通道11，重相出口管12，重相收集環(huán)13，輕相水平通道14，輕相堰15，重相堰16，主軸17，軸承18，聯(lián)軸器19，電機(jī)20，其中，輕相進(jìn)口管7和重相進(jìn)口管8與外殼4的內(nèi)腔相通，輕相出口管10與輕相收集環(huán)9相通，重相出口管12與重相收集環(huán)13相通(參見(jiàn)圖1)。轉(zhuǎn)筒與外殼之間的空間稱為環(huán)隙6，這是兩相液體進(jìn)行混合傳質(zhì)的區(qū)域。當(dāng)密度不同、互不相溶的兩相液體分別從輕相進(jìn)口管7和重相進(jìn)口管8進(jìn)入環(huán)隙式離心萃取器的環(huán)隙6后，依靠高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)筒5的帶動(dòng)以及液層間的摩擦，在環(huán)隙6內(nèi)實(shí)現(xiàn)劇烈而均勻的混合，萃取傳質(zhì)過(guò)程由此發(fā)生。當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)的混合液向下流動(dòng)碰到固定葉片2后，從轉(zhuǎn)筒5底部的混合相口 3進(jìn)入轉(zhuǎn)筒5?；旌弦涸趶?qiáng)大離心力的作用下進(jìn)行分相，重相被甩到轉(zhuǎn)筒外緣，聚集到轉(zhuǎn)筒壁處，通過(guò)靠近轉(zhuǎn)筒壁的重相垂直通道11經(jīng)重相堰16流入重相收集環(huán)13，從重相出口管12流出。而輕相則被擠向轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)，經(jīng)輕相堰16和輕相水平通道14流入輕相收集環(huán)9，從輕相出口管10流出，流出的兩相液體可進(jìn)入各自的貯槽，也可流入到相鄰的環(huán)隙式離心萃取器以完成多級(jí)萃取過(guò)程。
[0004]環(huán)隙式離心萃取器的傳質(zhì)級(jí)效率與環(huán)隙6內(nèi)兩相液體混合強(qiáng)度相關(guān)，混合強(qiáng)度越大，傳質(zhì)級(jí)效率越高。最近的實(shí)驗(yàn)研宄和CFD模擬研宄發(fā)現(xiàn)，離心萃取器環(huán)隙內(nèi)兩相液體混合液在下部存在富水相區(qū)，而在上部存在富有機(jī)相區(qū)，導(dǎo)致兩相液體混合不很充分，因此，需要找到一種強(qiáng)化兩相液體混合的方案，以提高傳質(zhì)級(jí)效率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供的一種帶有豎直混合擋板的環(huán)隙式離心萃取器，旨在強(qiáng)化環(huán)隙內(nèi)兩相液體的混合，進(jìn)一步提高傳質(zhì)級(jí)效率。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]一種帶有豎直混合擋板的環(huán)隙式離心萃取器，含有固定葉片、外殼、轉(zhuǎn)筒、輕相進(jìn)口管、重相進(jìn)口管、輕相收集環(huán)、輕相出口管、重相垂直通道、重相出口管、重相收集環(huán)、輕相通道、輕相堰、重相堰、主軸、軸承、聯(lián)軸器和電機(jī)，其中，所述的輕相進(jìn)口管和重相進(jìn)口管與外殼的內(nèi)腔相通，輕相出口管與輕相收集環(huán)相通，重相出口管與重相收集環(huán)相通，其特征在于:在外殼下段的內(nèi)壁上設(shè)置至少兩塊均勻布置的豎直混合擋板，該豎直混合擋板的下端與殼體內(nèi)底部連接，上端與輕相收集環(huán)的下部連接。
[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)特征還在于:所述豎直混合擋板在徑向方向的尺寸為l-10mm，在周向方向的尺寸為1-4_。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述豎直混合擋板的數(shù)量?jī)?yōu)選為2?8塊；所述轉(zhuǎn)筒的直徑優(yōu)選為 10-800mm。
[0010]本實(shí)用新型提供的一種帶有豎直混合擋板的環(huán)隙式離心萃取器與目前的環(huán)隙式離心萃取器相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性的技術(shù)效果:①?gòu)?qiáng)化了環(huán)隙內(nèi)兩相液體的混合強(qiáng)度，有效提高了傳質(zhì)級(jí)效率。②結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，容易加工制造。③適用范圍廣，大大提高了目前的環(huán)隙式離心萃取器的應(yīng)用水平，從而推進(jìn)了環(huán)隙式離心萃取器在各工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是目前已有的環(huán)隙式離心萃取器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本實(shí)用新型提供的帶有豎直混合擋板的環(huán)隙式離心萃取器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3是圖2所示的環(huán)隙式離心萃取器的下殼體沿A-A方向的剖面示意圖。
[0014]圖中:1_殼底；2_固定葉片；3_轉(zhuǎn)筒混合相入口 ；4-外殼；5-轉(zhuǎn)筒；6-環(huán)隙；7-輕相進(jìn)口管；8_重相進(jìn)口管；9_輕相收集環(huán)；10-輕相出口管；11-重相垂直通道；12-重相出口管；13-重相收集環(huán)；14_輕相水平通道；15_輕相堰；16_重相堰；17_主軸；18_軸承；19-聯(lián)軸器；20_電機(jī)；21_豎直混合擋板。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)、原理和【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0016]本實(shí)用新型是在如圖1所示的目前已有的環(huán)隙式離心萃取器的基礎(chǔ)上，在其外殼下段的內(nèi)壁上均勻設(shè)置了多塊豎直混合擋板21，其豎直混合擋板21的下端部與殼底I連接，上端部與輕相收集環(huán)的下部連接；該豎直混合擋板的數(shù)量?jī)?yōu)選為2?8塊，每塊豎直混合擋板在徑向方向的尺寸為l-10mm，在周向方向的尺寸為l-4mm(如圖2、圖3所示)。
[0017]本實(shí)用新型的技術(shù)方案一般適用于轉(zhuǎn)筒直徑為1-SOOmm的環(huán)隙式離心萃取器。對(duì)于轉(zhuǎn)筒直徑為10-30_的環(huán)隙式離心萃取器，在加工殼體時(shí)，可通過(guò)線切割的加工方式加工制造出豎直混合擋板；對(duì)于轉(zhuǎn)筒直徑為30-800_的環(huán)隙式離心萃取器，可分別加工出殼體和豎直混合擋板，再通過(guò)焊接的加工方式把豎直混合擋板牢固焊接在外殼4下段的內(nèi)壁上；豎直混合擋板21的尺寸和數(shù)量隨轉(zhuǎn)筒直徑的增大而增大；豎直混合擋板的材質(zhì)應(yīng)與殼體的材質(zhì)一致。
[0018]實(shí)施例1
[0019]采用目前已有的轉(zhuǎn)筒直徑為1mm的環(huán)隙式離心萃取器，該環(huán)隙式離心萃取器主要包含固定葉片2、外殼4、轉(zhuǎn)筒5、輕相進(jìn)口管7、重相進(jìn)口管8、輕相收集環(huán)9、輕相出口管10、重相垂直通道11、重相出口管12、重相收集環(huán)13、輕相水平通道14、輕相堰15、重相堰16、主軸17、軸承18、聯(lián)軸器19和電機(jī)20，其中，其外殼下段內(nèi)壁為光滑的壁面；本實(shí)用新型采用轉(zhuǎn)筒直徑為1mm的環(huán)隙式離心萃取器，除了包含上述結(jié)構(gòu)外，通過(guò)線切割加工制造方式，在外殼下段的內(nèi)壁上均勻設(shè)置了 4塊豎直混合擋板21，其徑向方向的尺寸為1_，在周向方向的尺寸為lmm(即徑向厚度為1mm，周向?qū)挾葹镮mm)，高度為殼體內(nèi)底至輕相收集環(huán)底部；采用30% TRPO/煤油-含F(xiàn)e的HNO3S液體系進(jìn)行傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)，其中，F(xiàn)e的濃度為14.2g/L，HNO3濃度為1.0moI/L,當(dāng)有機(jī)相和水相的流量均為100mL/h，轉(zhuǎn)速為4500r/min時(shí)，對(duì)于目前的轉(zhuǎn)筒直徑為1mm的環(huán)隙式離心萃取器，F(xiàn)e的傳質(zhì)級(jí)效率為8.48%，而對(duì)于新型的轉(zhuǎn)筒直徑為1mm的環(huán)隙式離心萃取器，同樣條件下，F(xiàn)e的傳質(zhì)級(jí)效率為12.37%，可見(jiàn)傳質(zhì)級(jí)效率有顯著的提高。
[0020]實(shí)施例2
[0021]目前已有的轉(zhuǎn)筒直徑為70mm的環(huán)隙式離心萃取器，主要包含固定葉片2、外殼4、轉(zhuǎn)筒5、輕相進(jìn)口管7、重相進(jìn)口管8、輕相收集環(huán)9、輕相出口管10、重相垂直通道11、重相出口管12、重相收集環(huán)13、輕相水平通道14、輕相堰15、重相堰16、主軸17、軸承18、聯(lián)軸器19和電機(jī)20，其中，其外殼下段內(nèi)壁為光滑的壁面；新型的轉(zhuǎn)筒直徑為70mm的環(huán)隙式離心萃取器除了包含上述結(jié)構(gòu)外，通過(guò)焊接加工制造方式，在外殼4下段內(nèi)壁上均勻分布設(shè)置了 6塊豎直混合擋板21，其徑向方向的尺寸為4mm，在周向方向的尺寸為2mm(即徑向厚度為4mm，周向?qū)挾葹?mm)，高度為殼體內(nèi)底至輕相收集環(huán)底部；采用30 % TRPO/煤油-含Nd的HNO3體系進(jìn)行傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)，其中，Nd的濃度為0.54g/L，HNO 3濃度為1.0mol/L,當(dāng)有機(jī)相和水相的流量均為50L/h，轉(zhuǎn)速為2000r/min時(shí)，對(duì)于目前的轉(zhuǎn)筒直徑為70mm的環(huán)隙式離心萃取器，Nd的傳質(zhì)級(jí)效率為95.15%，而對(duì)于新型的轉(zhuǎn)筒直徑為70_的環(huán)隙式離心萃取器，同樣條件下，Nd的傳質(zhì)級(jí)效率為99.75%，傳質(zhì)級(jí)效率有顯著提高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶有豎直混合擋板的環(huán)隙式離心萃取器，含有固定葉片(2)、外殼(4)、轉(zhuǎn)筒(5)、輕相進(jìn)口管(7)、重相進(jìn)口管(8)、輕相收集環(huán)(9)、輕相出口管(10)、重相垂直通道(11)、重相出口管(12)、重相收集環(huán)(13)、輕相通道(14)、輕相堰(15)、重相堰(16)、主軸(17)、軸承(18)、聯(lián)軸器(19)和電機(jī)(20)，其中，所述的輕相進(jìn)口管(7)和重相進(jìn)口管(8)與外殼⑷的內(nèi)腔相通，輕相出口管(10)與輕相收集環(huán)(9)相通，重相出口管(12)與重相收集環(huán)(13)相通，其特征在于:在外殼(4)下段的內(nèi)壁上設(shè)置至少兩塊均勻布置的豎直混合擋板(21)，該豎直混合擋板的下端部與殼底(I)連接，上端部與輕相收集環(huán)的下部連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種帶有豎直混合擋板的環(huán)隙式離心萃取器，其特征在于:所述豎直混合擋板在徑向方向的尺寸為l-10mm，在周向方向的尺寸為l-4mm。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種帶有豎直混合擋板的環(huán)隙式離心萃取器，其特征在于:所述豎直混合擋板的數(shù)量為2?8塊。
4.按照權(quán)利要求3所述的一種帶有豎直混合擋板的環(huán)隙式離心萃取器，其特征在于:所述轉(zhuǎn)筒的直徑為10-800mm。
【專利摘要】一種帶有豎直混合擋板的環(huán)隙式離心萃取器，屬于化工機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域。本實(shí)用新型環(huán)隙式離心萃取器是在目前的環(huán)隙式離心萃取器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在外殼下段的內(nèi)壁上均勻設(shè)置至少兩塊的豎直混合擋板，該豎直混合擋板的下端部與殼底連接，上端部與輕相收集環(huán)的下部連接。豎直混合擋板的尺寸和數(shù)量隨轉(zhuǎn)筒直徑的增大而增大。本實(shí)用新型強(qiáng)化了環(huán)隙內(nèi)兩相液體的混合強(qiáng)度，有效提高了傳質(zhì)級(jí)效率。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、容易加工制造和適用范圍廣等特點(diǎn)，大大提高了目前的環(huán)隙式離心萃取器的應(yīng)用水平，從而推進(jìn)了環(huán)隙式離心萃取器在各工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
【IPC分類】B01D11-04
【公開(kāi)號(hào)】CN204485374
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520057127
【發(fā)明人】段五華
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年1月27日