[发明专利]液-液萃取

说明书

本申请要求于2006年8月17日提交的美国临时专利申请60/838,335 的权益。

技术领域

本发明一般性地涉及液-液萃取(liquid-liquid extraction)，有时简称为“液 体萃取(liquid extraction)”或“溶剂萃取(solvent extraction)”。这些可互换的术 语是指在溶质在与两种不混溶的流体(immiscible fluid)之间的接触或在两种 部分混溶的流体(partially-miscible fluid)之间的接触之后的分配，以使得它们 的紧密接触(intimate contact)不产生单一的液相，所述溶质或者是希望为产 物的可移动的化合物(removable compound)，或者是可移动的液态杂质 (removable liquid contaminant)。更具体地，本发明涉及液液萃取，其中所述 不混溶的或部分混溶的流体之一(标称为“第一液体(first liquid)”或可选择地 为“进料液体(feed liquid)”)是至少部分地被气体饱和的流体(gas-saturated fluid)并且具有比另一种流体(标称为“第二液体(second liquid)”或可选择地为 “萃取液(extraction liquid)”)更低的密度。所述第一液体基本上保持它的气体 饱和水平(gas-saturation level)直到与所述第二液体开始接触，并且优选地， 所述第一液体直到与所述第二液体开始接触仍保持它的气体饱和水平并在 开始接触之后的至少短时间内保持它的气体饱和水平。第一液体也包含所 述溶质。本发明还涉及适用于液体萃取的设备，其中两种不混溶或部分混 溶的流体之一是引入至所述设备中时为至少部分地被气体饱和的流体，并 且具有限定的溶质浓度和比另一种流体更低的密度。

背景技术

第一液体和第二液体彼此之间具有足够的差别，使得当两种液体互相 接触时，至少部分的溶质从第一液体移动至第二液体。所述的部分在规模 (size)上将随一些因素的不同而不同，这些因素包括接触时间、一种液体与 另一种液体接触的表面积和“分配系数(partition ratio)”，所述分配系数表示 了溶质在相互接触的两种液体之间进行转移的热力学势(thermodynamic potential)。

“分配系数”通常是指以溶质在萃取液中的重量百分数(wt％)作为分子 与溶质在进料液体中的wt％作为分母的比率，所述重量百分数是两种流体 进行接触并随后达到热力学平衡的浓度。通常，将在萃取柱(extraction column)的处理区(treatment zone)内萃取液质量流率(mass flow rate)对进料液 体质量流率的比率与分配系数的乘积称为萃取因数(extraction factor，E)。本 领域技术人员意识到，对于液-液萃取，所述萃取因数一定要大于1(greater than unity)，以具有足够的潜力(potential)将高百分率的溶质从进料液体转移 至萃取液。而且，小于1的萃取因数值表示，能够从进料流体转移至洗涤 流体(wash fluid)的溶质的分数(fraction)受限于洗涤流体的量，并且能够转移 的最大分数近似地等于萃取因数的数值。

在采用逆流液相(counterflowing liquid phase)的萃取柱内，本领域技术 人员通常对萃取过程进行明确规定，使得E落在1.3至10的范围内。对于 给定的转移，当E在1.3至10的范围内增加时，在萃取过程中使用的洗涤 流体的量增加，并且通常可以观察到的是，本领域技术人员所称的理论级 数(number of theoretical stage)或传质单元(transfer unit)数的性质降低。