三種萃取設(shè)備(萃取槽,萃取塔和離心萃取機(jī))的比較
萃取設(shè)備是一類用于萃取操作的傳質(zhì)設(shè)備,,能夠?qū)崿F(xiàn)料液所含組分的完善分離,。萃取設(shè)備可按結(jié)構(gòu)分為混合澄清器(萃取槽)、萃取塔和離心萃取機(jī),。
萃取設(shè)備又稱萃取器,,一類用于萃取操作的傳質(zhì)設(shè)備,,能夠使萃取劑與料液良好接觸,實(shí)現(xiàn)料液所含組分的完善分離,,有分級(jí)接觸和微分接觸兩類,。在萃取設(shè)備中,通常是一相呈液滴狀態(tài)分散于另一相中,,很少用液膜狀態(tài)分散的,。
萃取設(shè)備類型很多,按設(shè)備結(jié)構(gòu)分為三類:
1.混合澄清器(萃取槽) 由混合室和澄清室兩部分組成,屬于分級(jí)接觸傳質(zhì)設(shè)備,?;旌鲜抑醒b有攪拌器,用以促進(jìn)液滴破碎和均勻混合,。有些攪拌器能從其下方抽汲重相,,借此保證重相在級(jí)間流轉(zhuǎn)。澄清室是水平截面積較大的空室,,有時(shí)裝有導(dǎo)板和絲網(wǎng),,用以加速液滴的凝聚分層。根據(jù)分離要求,,混合澄清器可以單級(jí)使用,也可以組成級(jí)聯(lián),。當(dāng)級(jí)聯(lián)逆流操作時(shí),料液和萃取劑分別加到級(jí)聯(lián)兩端的級(jí)中,萃余液和萃取液則在相反位置的級(jí)中導(dǎo)出,?;旌鲜业墓ぷ魅莘e可從料液和萃取劑的總流量乘以萃取過(guò)程所需時(shí)間算出。澄清室的水平截面積,,可從分散相液體的流量除以液滴的凝聚分層速度算出,。這些操作參數(shù)須經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定。一般認(rèn)為單位體積混合室消耗相同的攪拌功率時(shí),,級(jí)效大致相等,。因此,在放大設(shè)計(jì)時(shí),,可按實(shí)測(cè)的萃取時(shí)間與分層速度設(shè)計(jì)生產(chǎn)設(shè)備,。混合澄清器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,,級(jí)效率高,,放大效應(yīng)小,能夠適應(yīng)各種生產(chǎn)規(guī)模,,但投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較大,。
2.萃取塔 用于萃取的塔設(shè)備,有填充塔,、篩板塔,、轉(zhuǎn)盤(pán)塔,、脈動(dòng)塔和振動(dòng)板塔等。塔體都是直立圓筒,。輕相自塔底進(jìn)入,,由塔頂溢出;重相自塔頂加入,,由塔底導(dǎo)出,;兩者在塔內(nèi)作逆向流動(dòng)。除篩板塔外,,各種萃取塔大都屬于微分接觸傳質(zhì)設(shè)備,。塔的中部是工作段,兩端是分離段,,分別用于分散相液滴的凝聚分層,,以及連續(xù)相夾帶的微細(xì)液滴的沉降分離。在萃取用的填充塔和篩板塔中,,液體依靠自身的能量進(jìn)行分散和混合,,因而設(shè)備效能較低,只用于容易萃取或要求不高的場(chǎng)合,。
常用的萃取塔型有:
①轉(zhuǎn)盤(pán)塔
在工作段中,等距離安裝一組環(huán)板,把工作段分隔成一系列小室,,每室中心有一旋轉(zhuǎn)的圓盤(pán)作為攪拌器,。這些圓盤(pán)安裝在位于塔中心的主軸上,,由塔外的機(jī)械裝置帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)盤(pán)塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,,處理能力大,,有相當(dāng)高的分離效能,,廣泛應(yīng)用于石油煉制工業(yè)和石油化工中,。
②脈動(dòng)塔
在工作段中裝置成組篩板(無(wú)溢流管的)或填料。由脈動(dòng)裝置產(chǎn)生的脈動(dòng)液流,,通過(guò)管道引入塔底,,使全塔液體作往復(fù)脈動(dòng)。脈動(dòng)液流在篩板或填料間作高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生渦流,,促使液滴細(xì)碎和均布,。脈動(dòng)塔能達(dá)到更高的分離效能,,但處理量較小,常用于核燃料及稀有元素工廠,。
③振動(dòng)板塔
將篩板連成串,,由裝于塔頂上方的機(jī)械裝置帶動(dòng),,在垂直方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng),借此攪動(dòng)液流,,起著類似于脈動(dòng)塔中的攪拌作用,。
萃取塔設(shè)計(jì)主要是確定塔的直徑和工作段高度,。先從液體流量除以操作速度,,得出塔截面,算出塔徑,。然后根據(jù)塔的特性以及物系性質(zhì)和分離要求,確定傳質(zhì)單元高度和傳質(zhì)單元數(shù),,最后兩者相乘即得塔的工作段高度,。也有按當(dāng)量高度與理論級(jí)數(shù)計(jì)算工作段高度的。
3.離心萃取機(jī) 萃取專用的離心機(jī),,由于可以利用離心力加速液滴的沉降分層,,所以允許加劇攪拌使液滴細(xì)碎,,從而強(qiáng)化萃取操作。離心萃取機(jī)有分級(jí)接觸和微分接觸兩類,。前者在離心分離機(jī)內(nèi)加上攪拌裝置,,形成單級(jí)或多級(jí)的離心萃取機(jī),有路維斯塔式和圓筒式離心萃取機(jī),。后者的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)裝有多層同心圓筒,,筒壁開(kāi)孔,使液體兼有膜狀與滴狀分散,,如波德比爾涅克式離心萃取機(jī),。離心萃取機(jī)特別適用于兩相密度差很小或易乳化的物系,由于物料在機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間很短,,因而也適用于化學(xué)和物理性質(zhì)不穩(wěn)定的物質(zhì)的萃取,。