液液萃取設(shè)備作業(yè)綜述

1、液-液萃取設(shè)備姓名：肖普 班級：化工3班 學(xué)號：0910370315 課程：化工原理引言液-液萃取設(shè)備必須同時(shí)滿足兩相的充分接觸（傳質(zhì)）和較完全的分離。液-液兩相間密度差小，界面張力不大，為了提高萃取設(shè)備的效率，通常要補(bǔ)給能量，如攪拌、脈沖、振動(dòng)等。在液-液萃取過程中，要求在萃取設(shè)備內(nèi)兩相能密切接觸并伴有較高的湍動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)兩相之間的質(zhì)量傳遞；爾后，又能使兩相較快的分離。但是，由于液-液萃取中兩相間的密度差較小，實(shí)現(xiàn)兩相的密切接觸和快速分離要比氣-液系統(tǒng)困難的多。根據(jù)兩相接觸方式，萃取設(shè)備分為逐級接觸和微分接觸式兩種；根據(jù)有無外功輸入分為外加能量和無外加能量兩種。原則：1、 當(dāng)兩相流量相差很大時(shí)

2、，將流量大的選做分散相可增加相際傳質(zhì)面積。但是，若所用的設(shè)備可能產(chǎn)生嚴(yán)重軸向返混時(shí)，應(yīng)選擇流量小的作分散相，以減小返混的影響。2、 在填料塔、篩板塔等萃取設(shè)備中，應(yīng)將潤濕性差的液體作為分散相。3、 當(dāng)兩相年度相差較大時(shí)，應(yīng)將粘度大的液體作為分散相，這樣液滴在連續(xù)相內(nèi)沉降（或升?。┧俣容^大，可提高設(shè)備生產(chǎn)能力。4、 為減小液滴尺寸并增加液滴表面的湍動(dòng)，對于界面張力梯度大于零的無錫，溶質(zhì)應(yīng)從液滴向連續(xù)相傳遞。5、 為降低成本和保證安全操作，應(yīng)將成本高的和易燃易爆的液體作為分散相。產(chǎn)生分散相的動(dòng)力微分接觸式逐級接觸式重力差噴啉塔、填料塔篩板塔、流動(dòng)混合器機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)盤萃取塔、攪拌萃取塔、振動(dòng)篩板塔混合

3、澄清器脈沖脈沖填料塔、脈沖篩板塔脈沖混合澄清器離心力作用連續(xù)式離心萃取器逐級式離心萃取器一、 混合-澄清槽混合-澄清槽是典型的逐級接觸式萃取設(shè)備。它可單級操作，也可多級組合操作。每個(gè)萃取級包括混合槽和澄清器兩個(gè)主要部分?；旌喜壑邪惭b攪拌裝置，也可采用靜態(tài)混合器、脈沖或噴射器來實(shí)現(xiàn)兩相的充分混合。澄清器的作用是將已接近平衡狀態(tài)的兩液相進(jìn)行有效分離。對易于澄清的混合液，可以依靠兩相間的密度差進(jìn)行重力沉降（或升浮）。對于難分離的混合液，可采用離心式澄清器加速兩相分離過程。操作時(shí)，被處理的混合液和萃取劑首先在混合槽內(nèi)充分混合，再進(jìn)入澄清器中進(jìn)行澄清分層。多級混合-澄清槽是由多個(gè)單級萃取單元組合而成?；?/p>

4、合-澄清槽的優(yōu)點(diǎn)：傳質(zhì)效率高（級效率一般80%以上）；操作方便；運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠；結(jié)構(gòu)簡單；可處理含有懸浮固體的物料?；旌?澄清槽的缺點(diǎn)：水平排列的設(shè)備占地面積大；每級內(nèi)都有攪拌裝置；液體在級間流動(dòng)需泵輸送，故能耗多；設(shè)備費(fèi)及操作費(fèi)較高。為克服水平排列多級的缺點(diǎn)，可采用箱式和立式混合-澄清萃取設(shè)備。二、 塔式萃取設(shè)備習(xí)慣上，將高徑比很大的萃取裝置統(tǒng)稱為塔式萃取設(shè)備。為了獲得滿意的萃取效果，塔設(shè)備應(yīng)具有分散裝置，以提供兩相間較好的混合條件。同時(shí)，塔頂、塔底均有足夠的分離段，使兩相很好的分層。由于使兩相混合和分離所采用的措施不同，因此出現(xiàn)了不同結(jié)構(gòu)形式的萃取塔。1、 填料萃取塔和脈動(dòng)填料萃取塔用于萃取

5、的填料塔與用于氣-液傳質(zhì)過程的填料塔結(jié)構(gòu)基本相同，即在塔體內(nèi)支承板上充填一定高度的填料層。萃取操作時(shí)，連續(xù)相充滿整個(gè)塔中，分散相以液滴狀通過連續(xù)相。為防止液滴在填料入口處聚結(jié)和過早出現(xiàn)液泛，輕相入口管應(yīng)在支承器之上2550mm處。選擇填料材質(zhì)時(shí)，除考慮料液的腐蝕性外，還應(yīng)使填料只能被連續(xù)相潤濕而不被分散相潤濕，以利于液滴的生成和穩(wěn)定。當(dāng)填料層高度較大時(shí)，每隔35m高度應(yīng)設(shè)置再分布器，以減小軸向返混。填料尺寸應(yīng)小于塔徑的1/81/10，以降低壁效應(yīng)的影響。填料塔結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，特別適合處理腐蝕性料液。當(dāng)工藝要求小于三個(gè)萃取理論級時(shí)，可選用填料塔。為防止分散相液滴過多聚結(jié)，可增加塔內(nèi)流體的湍動(dòng)

6、，即向填料提供外加脈動(dòng)能量，造成液體脈動(dòng)，這種填料塔成為脈動(dòng)填料塔。但須注意，向填料塔加入脈動(dòng)會(huì)使亂堆填料趨向定向排列，導(dǎo)致溝流，從而使脈動(dòng)填料塔的應(yīng)用受到限制。2、 篩板萃取塔塔體內(nèi)裝有若干層篩板，篩孔直徑比氣-液傳質(zhì)的孔徑藥效。工業(yè)中所用孔徑一般為39mm，孔距為孔徑的34倍，板間距為150600mm。如果選輕相為分散相，則其通過踏板上的篩孔而被分散成細(xì)滴，與塔板上的連續(xù)相密切接觸后便分層凝聚，并聚結(jié)于上層篩板的下面，然后借助壓強(qiáng)差的推動(dòng)，再經(jīng)篩孔而分散。重液相經(jīng)降液管六只下層塔板，水平橫向流到篩板另一端降液管。兩相如是依次反復(fù)進(jìn)行接觸與分層，便構(gòu)成逐級接觸萃取。如果先重相為分散相，則應(yīng)使

7、輕相通過盛業(yè)管進(jìn)入上層塔板。篩板萃取塔內(nèi)由于塔板的限制，減小了軸向返混，同時(shí)由分散相的多次分散和聚結(jié)，液滴表面不斷更新，使篩板萃取塔的效率比填料塔有所提高，再加上篩板塔結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，可處理腐蝕性料液，因而在許多萃取過程中得到廣泛應(yīng)用。3、 脈沖篩板萃取塔脈沖篩板塔也稱液體脈動(dòng)篩板塔，是指由于外力作用使液體在塔內(nèi)產(chǎn)生脈沖運(yùn)動(dòng)的篩板塔，其結(jié)構(gòu)與氣-液系統(tǒng)中無溢流管的篩板塔類似。操作時(shí)，輕重液體皆穿過篩板而逆向流動(dòng)，分散相在篩板之間不凝聚分層。使液體產(chǎn)生脈動(dòng)運(yùn)動(dòng)的方法有許多種。在脈沖篩板塔中，脈沖振幅的范圍為950mm，頻率為30200 l/min。脈沖萃取塔內(nèi)，液體的脈動(dòng)增加了相際接觸面積和

8、液體的湍流程度，因而傳質(zhì)效率可大幅度提高，使塔能提供較多的理論級數(shù)，但其生產(chǎn)力一般有所下降，在化工生產(chǎn)應(yīng)用上受到一定限制。4、 往復(fù)篩板萃取塔往復(fù)篩板塔將若干層篩板按一定間距固定在中心軸上，由塔頂?shù)膫鲃?dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)而作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。無溢流篩板的周邊和塔內(nèi)壁之間保持一定的間隙。往復(fù)振幅一般350mm，頻率可達(dá)1001/min。往復(fù)篩板的孔徑比脈動(dòng)篩板的還大，一般為716mm。當(dāng)篩板向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，篩板下側(cè)的液體經(jīng)篩孔向上噴射；反之，篩板上側(cè)的液體向下噴射。為防止液體沿篩板與塔壁間的縫隙走短路，應(yīng)每隔若干塊篩板，在塔內(nèi)壁設(shè)置一塊環(huán)形擋板。當(dāng)振幅一定時(shí)，在不發(fā)生液泛的前提下，效率隨頻率加大而提高。往復(fù)篩板塔可較

9、大幅度地增加相際接觸面積和提高液體的湍流程度，傳質(zhì)效率高，流體阻力小，操作方便，生產(chǎn)能力大。5、 轉(zhuǎn)盤萃取塔及偏心轉(zhuǎn)盤萃取塔在塔體內(nèi)壁上按一定距離裝置若干個(gè)環(huán)形擋板，固定環(huán)使塔內(nèi)形成許多分開的空間。在中心軸上按同樣間距安裝若干個(gè)轉(zhuǎn)盤，每個(gè)轉(zhuǎn)盤處于分割空間的中間。轉(zhuǎn)盤的直徑小于固定環(huán)的內(nèi)徑，以便于裝卸。固定環(huán)和轉(zhuǎn)盤均有薄平板制成。轉(zhuǎn)盤隨中心軸做高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，對液體產(chǎn)生強(qiáng)烈的攪拌作用，增加了相際接觸面積和液體的湍動(dòng)。固定環(huán)在一定程度上抑制了軸向返混，因而轉(zhuǎn)盤塔的效率較高。轉(zhuǎn)盤塔結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)能力大，傳質(zhì)效率高，操作彈性大，因而在石油化工中應(yīng)用廣泛。不對稱轉(zhuǎn)盤塔，帶有攪拌葉片1的轉(zhuǎn)軸安裝在塔體的偏心位

10、置，塔內(nèi)不對稱地設(shè)置垂直擋板，將其分成混合區(qū)3和澄清區(qū)4?；旌蠀^(qū)由橫向水平擋板分割成許多小室，每個(gè)小室內(nèi)的轉(zhuǎn)盤起混合攪拌器的作用。澄清區(qū)又由環(huán)形水平擋板分割成許多小室。偏心轉(zhuǎn)盤萃取塔既保持原有轉(zhuǎn)盤進(jìn)行分散的作用，同時(shí)，分開的澄清區(qū)域又可以使分散相液滴反復(fù)進(jìn)行凝聚-再分散，見笑了軸向混合，從而提高了萃取效率。此外，這種類型萃取塔的尺寸范圍很寬，對物系的性質(zhì)適應(yīng)性很強(qiáng)，并適用于含有懸浮固體或易乳化的物料。三、 離心萃取器離心萃取器是利用離心力使兩相快速充分混合并快速分離的萃取裝置。按兩相接觸方式分為微分接觸式和逐級接觸式。1、 波德式離心萃取器又稱為離心薄膜萃取器，簡稱POD離心萃取器，是臥式微分

11、接觸離心萃取器的一種。在外殼內(nèi)有一個(gè)由多孔長帶卷繞而成的螺旋形轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速很高，一般為20005000r/min，操作時(shí)輕液被引至螺旋的外圈，重相由螺旋中心引入。由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的離心力作用，重液相由螺旋的中部向外流，輕液相由外圈向中部流動(dòng)，兩相在逆向流動(dòng)過程中，于螺旋形通道內(nèi)密切接觸。重液相從螺旋的最外層經(jīng)出口通道而流到器外，輕液相則由中部經(jīng)出口通道流到器外。它適宜于處理兩相密度差很小或易產(chǎn)生乳化的物系。2、 蘆威式離心萃取器簡稱LUWE離心萃取器，是立式逐級接觸離心萃取器的一種。主題是固定在殼體上并隨之作高速旋轉(zhuǎn)的環(huán)形盤。殼體中央有固定不動(dòng)的垂直空心軸，軸上也裝有圓形盤。盤上開有若干個(gè)液體噴出孔。被處理的原料也和萃取劑均有空心軸的頂部加入。重液相沿空心軸的通道下流至器的底部而進(jìn)入第三級的外殼內(nèi)