1.常用的萃取設備
???? 由于液液萃取過程的多樣性,萃取設備的種類很多,常用的萃取設備如圖2所示。選擇萃取設備時通常要考慮體系的特性、完成給定分離任務所需要的理論級數、處理量的大小、廠房條件(面積和高度)、設備投資和維修等各種因素。由于實際生產條件和工藝要求往往很復雜,萃取設備的選擇既是一門科學,也是一種技巧,在很大程度上取決于人們的經驗。近年來,萃取塔的研究和應用得到很大的發展。
產生逆流的方式 |
相分散的方法 |
逐級接觸設備 |
連續接觸設備 |
重力 |
重力 |
篩板塔 |
噴淋塔、填料塔、擋板塔 |
重力 |
機械攪拌 |
多級混合澄清槽 偏心轉盤塔 |
RDC、Scheibel塔??Kuhei塔 淋雨桶萃取器 |
重力 |
機械振動 |
—— |
振動篩板塔 |
重力 |
脈沖 |
空氣脈沖混合 澄清槽 |
脈沖填料塔 脈沖篩板塔 |
重力 |
其他 |
—— |
靜態混合器 管式萃取器 |
離心力 |
離心力 |
單極和多級離心萃取機器 |
波式離心萃器 |
?????? 表2常用的萃取設備
2.萃取塔設備的研究
??? 萃取塔內兩相逆流流動的情況比較復雜,返混對萃取設備的影響很嚴重。如果不考慮返混,就無法進行萃取柱的放大設計和設備強化。因此,人們對萃取柱的返混進行了大量的研究工作,發展了級模型、反流模型、擴散模型、前混模型、組合模型和群體平衡模型等。近年來,催群體平衡模型的研究很活躍。這種模型在考慮前混的基礎上進一步考慮了液滴的相互作用和粉碎、聚合機理,可以更為精確地描述萃取塔內兩相的流體力學和傳質行為。對探索強化萃取設備的途徑具有重要意義。但是由于萃取塔內液滴群的行為過于復雜,模型參數太多,這種新模型尚難用于放大設計。目前應用最廣泛的還是擴散模型和返流模型。
??? 由于萃取塔設計方法復雜而有局限性,很多萃取設備設計不盡合理,效率不高,往往成為過程的瓶頸。因此,近年來有關萃取塔設備的研究工作很活躍。人們針對各種萃取塔的性能和設計放大進行了大量的研究。到今天應用最廣泛的有填料萃取塔、脈沖萃取塔和攪拌萃取塔。
3.萃取塔的典型應用
??? 中國20世紀70年代從國外引進的首套全餾分環丁砜芳抽提裝置的抽提塔采用大孔篩板,塔徑1.4m,共88層塔板。這種板型雖然結構簡單,處理量大,但是傳質效率很低。標定結果表明,工業設備的板效率僅為15%左右。由于該芳烴抽提裝置原料組分發生了變化,以致出現抽提塔的抽余油中含芳烴量大幅度上升和處理能力有限等問題,急需進行改造。
??? 通過用環丁芳烴抽提CAD軟件進行核算,發現了大孔篩板塔傳質效率低的瓶頸,因此用QH-1型扁環填料取代了傳質段的大孔篩板。技術改造后,抽提塔抽余油中的芳烴含量降低了6%以上,處理能力提高了10%以上。此項技術改造經濟效益和社會效益顯著,而如今此項技術已在國內得到推廣應用。
??? 脈沖填料萃取塔具有很大處理能力和恒的傳質效率,特別適合于中、高界面張力的萃取體系,已在石油化工中已經得到廣泛的應用。早年的脈沖填料塔主要應用傳統的陶瓷拉西環或不銹鋼拉西環。近年來,采用表明光滑的、比表面積很高的板波填料可以大幅度提高脈沖填料塔的通量。且處理能力能有效提高40%以上。
??? 轉盤萃取塔屬于機械攪拌萃取塔,它由帶水平靜環擋板的垂直的圓筒構成。其特點是處理能力大,密封性號,具有可塑性(根據分離要求不同,處理能力和體系特性的不同可設計不同的結構),同時轉盤萃取塔占地面積也比較小。在當今的工業要求下,具有很好的應用價值。
??? 由于溶劑萃取具有廣泛的應用和發展前景,近年來萃取設備得以迅猛發展。同時由于萃取過程的復雜性和現代工業的更高要求,多科學交叉的深入研究有待進一步提高。
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