談化工生產(chǎn)中機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用

胡乃華

摘 要：萃取過程包括液相到液相、固體到液相、氣相到液相三種傳質(zhì)過程。但是在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中，萃取通常僅指液-液萃取過程，而將固-液傳質(zhì)過程稱“浸取”，氣液傳質(zhì)過程稱“吸收”。本文將討論液-液萃取過程及設(shè)備。

關(guān)鍵詞：化工；生產(chǎn)；萃取；應(yīng)用

萃取過程包括液相到液相、固體到液相、氣相到液相三種傳質(zhì)過程。但是在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中，萃取通常僅指液-液萃取過程，而將固-液傳質(zhì)過程稱為“浸取”，氣液傳質(zhì)過程稱為“吸收”。本文將討論液-液萃取過程及設(shè)備。

1 萃取塔的形式與結(jié)構(gòu)

萃取設(shè)備是溶劑萃取過程中實(shí)現(xiàn)兩相接觸與分離的裝置。萃取設(shè)備的類型很多，按萃取設(shè)備的構(gòu)造特點(diǎn)大體上可分為三類：一是單件組合式，以混合澄清器為典型；二是塔式，如填料塔、篩板塔和轉(zhuǎn)盤塔等，兩相間的混合依靠密度差或加入機(jī)械能量造成的振蕩；三是離心式，依靠離心力造成兩相間分散接觸。

1.1 混合-澄清萃取桶

混合-澄清萃取桶是混合-澄清器最簡單的一種形式，在混合器中，原料液與萃取劑借助攪拌裝置的作用使其中一相破碎成液滴而分散于另一相中，以加大相際接觸面積并提高傳質(zhì)速率。接近和達(dá)到萃取平衡后，停止攪拌，靜置分相，然后分別放出兩相即可。混合-澄清器可以單級(jí)使用，也可以多級(jí)串聯(lián)使用。

1.2 塔式萃取設(shè)備

1.2.1 噴霧塔

噴霧塔是結(jié)構(gòu)最簡單的一種萃取設(shè)備，塔內(nèi)無任何部件。輕、重兩相分別從塔底和塔頂進(jìn)入。其中一相經(jīng)分散裝置分散為液滴后沿軸向流動(dòng)，流動(dòng)中與另一相接觸進(jìn)行傳質(zhì)。分散相流至塔另一端后凝聚形成液層排出塔。

1.2.2 填料萃取塔

填料萃取塔的結(jié)構(gòu)與氣-液傳質(zhì)過程所用填料塔的結(jié)構(gòu)一樣。塔內(nèi)裝有適宜的填料，輕、重兩相分別由塔底和塔頂進(jìn)入，由塔頂和塔底排出。連續(xù)相充滿整個(gè)塔，分散相由分布器分散成液滴進(jìn)入填料層，在與連續(xù)相逆流接觸中進(jìn)行萃取。

1.2.3 篩板萃取塔

篩板萃取塔是逐級(jí)接觸式萃取設(shè)備，依靠兩相的密度差，在重力的作用下，使得兩相進(jìn)行分散和逆向流動(dòng)。若以輕相為分散相，則輕相從塔下部進(jìn)入。輕相穿過篩板分散成細(xì)小的液滴進(jìn)入篩板上的連續(xù)相一一重相層。液滴在重相內(nèi)浮升過程中進(jìn)行液-液傳質(zhì)過程。

1.3 離心萃取設(shè)備

當(dāng)兩液體的密度差很小或界面張力甚小而易乳化或黏度很大時(shí)，僅依靠重力的作用難以使兩相間很好地混合或澄清，這時(shí)可以利用離心力的作用強(qiáng)化萃取過程。離心萃取機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，處理能力大，能有效地強(qiáng)化萃取過程，所以特別適用于化學(xué)穩(wěn)定性差、需要接觸時(shí)間短、產(chǎn)品保留時(shí)間短，或易于乳化、分離困難等體系的萃取。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，能耗大，使其應(yīng)用受到限制。

2 萃取設(shè)備的選用

不同的萃取設(shè)備有各自的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)萃取體系的物理化學(xué)性質(zhì)、處理量、萃取要求及其他因素進(jìn)行選擇。

2.1 物系的穩(wěn)定性和停留時(shí)間，要求停留時(shí)間短可選擇離心萃取器，停留時(shí)間長可選用混合澄清器。

2.2 所需理論級(jí)數(shù)

所需理論級(jí)數(shù)多時(shí)，應(yīng)選擇傳質(zhì)效率高的萃取塔，如所需理論級(jí)數(shù)少，可采用結(jié)構(gòu)與操作比較簡單的設(shè)備。

2.3 處理量

處理量大可選用混合澄清器、轉(zhuǎn)盤塔和篩板塔，處理量小可選用填料塔等。

2.4 物系的物性

易乳化、密度差小的物系宜選用離心萃取設(shè)備；有固體懸浮物的物系可選用轉(zhuǎn)盤塔或混合澄清器；腐蝕性強(qiáng)的物系宜選用簡單的填料塔；放射性物系可選用脈沖塔。

2.5 其他

在選用萃取設(shè)備時(shí)，還應(yīng)考慮其他一些因素，如能源供應(yīng)情況，在電力緊張地區(qū)應(yīng)盡可能選用依靠重力流動(dòng)的設(shè)備；當(dāng)廠房面積受到限制時(shí)，宜選用塔式設(shè)備，而當(dāng)廠房高度受到限制時(shí)，則宜選用混合澄清器。

參考文獻(xiàn)

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