申请/专利权人：沈阳化工大学

申请日：2018-09-17

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN109224512B

主分类号：B01D11/04

分类号：B01D11/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2019.02.19#实质审查的生效;2019.01.18#公开

摘要：一种撞击萃取装置及其萃取方法，涉及一种化工装置及其运行方法，所述装置包括储料罐，增压泵，反应器壳体，壳体上设有气体出口，压力表和温度计插口，其中，气体出口安装放空阀，流经萃取剂相的进料管中装有一个螺旋杆，工作时，萃取剂相经螺旋杆旋转分散成小液滴；与另一侧经进料管喷嘴喷出的原料液相，在撞击区形成撞击，撞击传质混合后分散在填料中，用于进一步促进传质；进料管出口端喷嘴均采用渐扩型，撞击时，有效增大撞击面积。本发明结合撞击流技术，撞击流过程湍动作用强烈，可以明显地促进传质混合，弥补了传统萃取传质系数小、反应时间过长等缺点，提高了萃取的效率，且装置具有体积小，操作简单，维护费用低的特点，拥有良好的经济效益。

主权项：1.一种撞击萃取装置，其特征在于，所述装置包括储料罐（1）、增压泵（2）、壳体（3）、温度计（4）、气体出口（5）、压力计（6）、螺旋杆（7）、进料管（8）、喷嘴（9）、填料（10）、收集装置（11）；壳体（3）由上往下依次包括圆柱体段和倒Y段，其中撞击区位于圆柱体段，出口区位于倒Y段，外扩角度30°，使溶液在均匀混合后由出口减压流出，同时避免物料堵塞；壳体（3）上设有气体出口（5）、压力计（6）和温度计（4）插口，气体出口（5）安装放空阀，壳体（3）内水平同轴对称设置直径、长度相同的进料管（8），流经萃取剂相侧的进料管中装有一个螺旋杆（7），螺旋杆上设有4~6道螺旋线，螺旋线深度为0.4mm；由电机驱动，进行微滴化，进料管（8）出口端安装有可调的喷嘴（9）及用于传质的填料，且两侧的喷嘴均设置成渐扩型，扩角为6°~8°，目的减小出口损失，有效增大撞击面积；壳体内设有填料（10），所用填料（10）为丝网填料；出口区下方设有收集装置（11）。

全文数据：一种撞击萃取装置及其萃取方法技术领域本发明涉及一种化工装置及其运行方法，特别是涉及一种撞击萃取装置及其萃取方法。背景技术液液萃取是指两相不互溶的液体由于对被萃取物质溶解度的差异，使两相充分的接触后，被萃取物从一相转移到另外一相的过程。萃取技术因其具有低能耗，操作方便等优点，被广泛地应用于石油冶炼、化工、冶金以及食品等工业。萃取过程的基本要求是使原本互不相溶的液体达到充分混合，混合的效果直接影响着传质，所以微观混合效果在萃取传质过程中起着至关重要的作用。撞击流作为一种新颖的技术方法，主要特点是通过两股相向流体的高速撞击达到强化传质等目的，经过多年研究，撞击流表现出良好的混合特性，尤其是能够显著强化微观混合，已经广泛用于吸收、混合、传热、结晶等化工过程，因此将撞击流技术应用于萃取过程具有巨大的潜力和应用前景。目前，工业上常用萃取设备普遍在体积、级效率、制造和安装等方面都存在许多缺点，为解决上述问题，中国专利（CN105948010A）公开了一种撞击流强化湿法磷酸萃取的方法与装置，通过结合撞击流技术，使导流筒内搅拌桨作用，促进流体的相互撞击，以期达到效果，但存在搅拌桨制造成本高且容易磨损，密封困难容易泄漏，能量耗散大等问题，而且适用范围小，使得工业应用受到限制。发明内容本发明的目的在于提供一种撞击萃取装置及其萃取方法，本发明采用两相撞击的进液方式，促进混合；同时细小液滴较于传统的萃取有很大的传质面积，显著提高了两相间传质，而且附带有填料，实现二次传质，大大提高了萃取效率。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种撞击萃取装置，所述装置包括储料罐、增压泵、壳体、温度计、气体出口、压力计、螺旋杆、进料管、喷嘴、填料、收集装置；壳体上部外形结构为圆柱体状，下部外形结构为倒Y型，外扩角度为30o；壳体上设置有温度计、压力计及安装放空阀的气体出口；壳体内设有水平同轴对称设置的进料管；喷嘴和进料管相连，出口区下方设有收集装置；萃取剂相侧的进料管中装有螺旋杆；进料管出口端安装有可调的喷嘴，且两侧对置的喷嘴均设置成渐扩型，扩角为6o~8o；壳体内下部设有填料。所述的一种撞击萃取装置，所述螺旋杆上设有4~6道螺旋线，螺旋线深度为0.4mm。所述的一种撞击萃取装置，所述填料为丝网填料。一种撞击萃取方法，所述萃取方法将含有待分离组份的溶液作为原料液相，含有萃取剂和稀释剂的混合溶液作为萃取剂相，萃取剂相通过增压泵、螺旋杆旋转后，得到动能，萃取剂相按螺旋轨迹喷出，形成小液滴，与对侧的原料液相进行撞击，完成首次的传质混合，撞击后分散在填料中，进行二次均匀传质混合后，通过壳体出口区排出；萃取剂与稀释剂的体积比为（1~5）：（1~10）。本发明的优点与效果是：本发明巧妙结合撞击流技术，利用撞击流强化相间传递效果以及促进混合的优势，大大缩短混合时间，提高了萃取效率，弥补了传统萃取上的不足，同时装置独特的结构设计，具有体积小，操作简单，维护费用低的特点，拥有良好的经济效益。附图说明图1为本发明萃取装置示意图。图中部件：1—储料罐、2—增压泵、3—壳体、4—温度计、5—气体出口、6—压力计、7—螺旋杆、8—进料管、9—喷嘴、10—填料、11—收集装置。具体实施方式下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。本发明萃取装置包括储料罐、增压泵，壳体，壳体由上往下依次包括圆柱体段和倒Y段，其中撞击区位于圆柱体段，出口区位于倒Y段。壳体上设有气体出口、压力计和温度计插口，气体出口安装放空阀，壳体内水平同轴对称设置直径、长度相同的进料管，流经萃取剂相侧的进料管中装有一个螺旋杆，由电机驱动，进行微滴化，进料管出口端安装有可调的喷嘴及用于传质的填料，出口区下方设有收集装置。本发明萃取装置壳体下部外形结构为倒Y型，外扩角度30o，使溶液在均匀混合后由出口减压流出，不仅影响混合效果，同时避免物料堵塞。萃取装置螺旋杆上设有4~6道螺旋线，螺旋线深度为0.4mm。萃取装置进料管出口端安装有可调的喷嘴，且两侧的喷嘴均设置成渐扩型，扩角为6o~8o，目的减小出口损失，有效增大撞击面积。萃取装置壳体内设有填料，所用填料为丝网填料，提高传质效率。本发明的萃取方法将含有待分离组份的溶液作为原料液相，含有萃取剂和稀释剂的混合溶液作为萃取剂相，萃取剂相通过增压泵、螺旋杆旋转后，得到较大的动能，萃取剂相按螺旋轨迹喷出，形成小液滴，与对侧的原料液相进行撞击，完成首次的传质混合，撞击后分散在填料中，进行二次均匀传质混合后，通过壳体出口区排出。萃取方法稀释剂的加入，有效防止乳化现象的产生；萃取剂与稀释剂的体积比为1～5:1～10，例如体积比为1:1、2:3、3:5、4:7、5:9等，萃取剂选择磷酸三丁酯（TBP）、甲基异丁基甲酮（MIBK）或丁醇，从其中优选地萃取剂为磷酸三丁酯（TBP），稀释剂为柴油。实施例1萃取装置壳体3上部为圆柱体状，下部为倒Y状，壳体上设有气体出口5，压力计6和温度计4插口，气体出口安装放空阀，壳体内水平同轴对称设置的进料管8，其中，流经萃取剂相侧的进料管中装有一个螺旋杆7，由电机驱动，螺旋杆上设有4~6道螺旋线，螺旋线深度为0.4mm，进料管出口端安装有结构、直径均可调的喷嘴9，在喷嘴出口之间形成撞击区，为了强化传质混合，在撞击区下方设有填料，最终由出口区排出。两股溶液经增压泵2的抽吸加压作用下，由进料管8流入反壳体3，在此过程中液体压力势能转化为动能，流入时，进料管中旋转的螺旋杆7将萃取剂相进行微滴化，使其形成细小液滴，由喷嘴9高速喷出，在撞击区域发生撞击，由于较高湍流强度，提高了其混合效率，混合传质的溶液在重力作用下进入填料中，溶液不断的分散和合并，增进了相际间的接触，减小了返混作用，提高了萃取效率，充分混合后通过壳体出口区排出，再经后续处理，完成萃取工作。

权利要求：1.一种撞击萃取装置，其特征在于，所述装置包括储料罐、增压泵、壳体、温度计、气体出口、压力计、螺旋杆、进料管、喷嘴、填料、收集装置；壳体上部外形结构为圆柱体状，下部外形结构为倒Y型，外扩角度为30o；壳体（3）上设置有温度计（4）、压力计（6）及安装放空阀的气体出口（5）；壳体内设有水平同轴对称设置的进料管（8）；喷嘴（9）和进料管相连，出口区下方设有收集装置（11）；萃取剂相侧的进料管中装有螺旋杆（7）；进料管出口端安装有可调的喷嘴，且两侧对置的喷嘴均设置成渐扩型，扩角为6o~8o；壳体内下部设有填料（10）。2.根据权利要求1所述的一种撞击萃取装置，其特征在于，所述螺旋杆上设有4~6道螺旋线，螺旋线深度为0.4mm。3.根据权利要求1所述的一种撞击萃取装置，其特征在于，所述填料为丝网填料。4.一种撞击萃取方法，其特征在于，所述萃取方法将含有待分离组份的溶液作为原料液相，含有萃取剂和稀释剂的混合溶液作为萃取剂相，萃取剂相通过增压泵、螺旋杆旋转后，得到动能，萃取剂相按螺旋轨迹喷出，形成小液滴，与对侧的原料液相进行撞击，完成首次的传质混合，撞击后分散在填料中，进行二次均匀传质混合后，通过壳体出口区排出；萃取剂与稀释剂的体积比为（1~5）：（1~10）。

百度查询： 沈阳化工大学 一种撞击萃取装置及其萃取方法

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