文档介绍：2017/10/13
第三章液—液萃取
第四节液—液萃取设备及其他萃取分离技术
2017/10/13
一、液—液萃取设备
要求:提供适宜的传质条件,使两相充分有效地接触并伴有较高程度的湍流,保证两相之间迅速有效地进行传质,并使两相得到及时、完善的分离。
分类:
(1)按两相接触方式划分
逐级接触——浓度呈阶跃式变化,
微分接触式——浓度连续变化。
(2)按外界是否输入机械能划分
重力流动设备、外加能量的设备。
(3)按设备结构特点和形状划分
组件式——由单级萃取设备组合;
塔式——板式塔、喷洒塔、填料塔。
2017/10/13
1、混合—澄清槽
优点:
①处理量大,级效率高;
②结构简单,容易放大和操作;
③两相流量比范围大,运转稳定可靠,易于开、停工;对物系的适应性好,对含有少量悬浮固体的物料也能处理;
④易实现多级连续操作,便于调节级数。不需高大的厂房和复杂的辅助设备。
缺点:
①占地大,溶剂储量大。
②需要动力搅拌和级间物流输送设备,设备费和操作费较高。
应用:
适用于所需级数少、处理量大的场合。
2017/10/13
2、塔式萃取设备
(1) 填料萃取塔和脉动填料萃取塔
轻液
轻液
重液
重液
液-液相界面
填料
特点:填料萃取塔结构简单,造价低廉,操作方便,级效率较低,在工艺要求的理论级小于3,处理量较小时可考虑采用。
2017/10/13
(2) 筛板萃取塔
轻液分散的筛板萃取塔
轻液向上流
相界面
轻液
筛板
降液管
重液向下流
挡板
分散的轻液
轻液向上流
相界面
重相液滴
筛板
升液管
重液向下流
挡板
重液
重液分散的筛板萃取塔
塔板上两相流动情况:
为保证筛板塔正常操作,应考虑以下几点:
①分散相应均匀地通过全部筛孔,防止连续相短路而降低分离效率;
②两相在板间分层明显,而且要有一定高度的分散相累积层。
2017/10/13
(3) 脉冲筛板萃取塔
特点:液体的脉动增加了相际接触面积和液体的湍动程度,因而传质效率可较大幅度地提高,使塔能提供较多的理论级数,但其生产能力一般有所下降,在化工生产应用上受到一定限制。
2017/10/13
(4) 往复筛板萃取塔
特点:可较大幅度地增加相际接触面积和提高液体的湍动程度,传质效率高,液体阻力小,操作方便,生产能力大。
2017/10/13
(5) 转盘萃取塔(RDC)和偏心转盘萃取塔(ARDC)
轻液
轻液
重液
重液
界面
格栅
定环
转盘
特点:结构简单,造价低廉,维修方便,操作弹性和通量较大,应用较广。
2017/10/13
3、离心萃取器
离心萃取器是利用离心力使两相快速充分混合并快速分离的萃取装置。
按两相接触方式
微分接触式
逐级接触式
波德式离心萃取器
芦威式离心萃取器
优点:处理量大,效率较高,提供较多理论级,结构紧凑,占地面积小,应用广泛。
缺点:能耗大,结构复杂,设备及维修费用高。
应用:适用于要求接触时间短,物流滞留量低,易乳化,难分相的物系。
2017/10/13
4、萃取设备的选择
选择原则:
(1) 稳定性及停留时间
稳定性差—停留时间尽可能短—离心萃取器;
伴有较慢的化学反应时—停留时间长—混合-澄清槽。
(2) 所需理论级数
需理论级数少(2~3级)—各种萃取设备;
需理论级数4~5级—转盘塔、脉冲塔和振动筛板塔;
需理论级更多—离心萃取器或多级混合-澄清槽。
(3) 物系的分散与凝聚特性
物系易乳化,不易分相—离心萃取器;
物系界面张力较小,或两相密度差较大—重力流动式。
(4) 生产能力
生产处理量小—填料塔或脉冲塔;
生产处理量大—筛板塔,转盘塔,混合-澄清槽等。
(5) 防腐蚀及防污染要求
具有腐蚀性—结构简单的填料塔;
具有污染性—屏蔽性能良好的脉冲塔。
(6) 建筑物场地要求
空间高度有限—混合-澄清槽;
占地面积有限—塔式萃取设备。