[实用新型]含有组合填料单元的高效液液萃取塔

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种液液萃取装置。

背景技术

溶剂萃取是一种在20世纪得到迅速发展的分离技术。由于选择性高、分离效果好、易于实现大规模连续生产和适应性强等优点。其应用范围不断扩大，不仅遍及石油、化工、湿法冶金、原子能、医药等工业部门，而且在生物工程、新材料等高科技和环保领域中得到越来越广泛的应用。

液液萃取分离的塔设备分逐级接触式(如筛板塔)和微分接触式(如填料塔)两种。其中板式塔依靠板孔使分散相多次分散后再并聚，在该过程中液液接触表面不断更新的同时两相间进行着质量传递。由于分散相仅靠板孔分散，连续相单独通道(升液管或降液管)，使得板与板之间有一定间距，从而使其液体的表面更新速度小于填料塔，因而其传质效率也较低。填料塔通量也较筛板塔高。

填料塔是一种在化学工业、石油炼制、医药工业和环境保护等领域得到广泛应用的传质设备。填料塔由填料、塔内件及筒体构成。塔填料是其核心部件，可分为规整填料和散装填料两大类。

散装填料又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料、球形填料等形式。规整填料的种类很多，根据其几何结构可以分为波纹填料、格栅填料、脉冲填料等，还可以根据材质的结构分为压延孔板波纹填料、丝网波纹填料、板波纹填料和网孔波纹填料等。

规整填料的结构均匀、规则、对称性，在与散装填料具有相同的比表面积时，填料的空隙率更大，具有更大的通量，规整填料抽提塔的比负荷一般是乱堆填料塔的1.5～2.0倍，综合处理能力比板式塔和散装填料塔大得多。由于规整填料具有压降低、通量大、分离效率高等优点，在精细化工、香料工业、炼油、化肥、石油化工等领域的众多塔器内得到广泛应用。

虽然填料萃取塔常常使用与气液传质过程相似的填料，但是萃取过程对填料的要求与精馏和吸收过程有明显的差别。Stevens曾指出：在气液接触过程中，液相沿着填料的表面流动，传质过程的相际界面与填料被润湿的表面积有关。因而在气液传质过程中设计选用表面积大而易被液相润湿的填料。然而，在液液萃取过程中，填料通常优先为连续相所润湿，分散相以分离的液滴群的形式上升或下降。在液液萃取过程中，填料的作用是降低连续相严重的对流或轴向返混并提供表面积来促进分散相的粉碎和聚合以强化传质。这样，比表面积高的填料虽然常常有益，但并不像气液接触过程那样起决定性的作用。因此，一般的填料用于液-液萃取过程效果并不理想。

目前应用于萃取过程的规整填料，国内的有VKB型规整填料、FG型格栅填料、HS-1型驼峰筛板填料，网架规整填料。国外的有Mellapak、SMV、SMVP、Norton 2T规整填料、Optiflow多通道规整填料等。

在液液萃取过程中，提高分散相液滴的聚结-破碎频率，强化分散相液滴的表面更新速率，加强流体界面湍动程度，而且将分散相破碎为较小的液滴后能提供较大的相间接触面积，对提高传质效率有利。

专利CN101631743A采用了液液两相在带有翅板的小尺寸长通道内并流接触，该通道能提供高的表面/体积比，使两相互混良好，增强了两相间的传质。经过的通道后两相进行分层，分别进入另一级继续萃取。该通道的截面尺寸小于3mm，且通道内有翅板，因此其结构复杂，加工难度大，成本高，在大型工业装置中较难实现。此外，该工艺两相在总体上是逆流，但具体到每一级为并流，流程较复杂，不同级之间流体需要输送。

专利CN101073713A的填料段使用复合式填料单元，填料单元由下至上分为A、B、C共3层。A由2片以上波纹网片组成，相邻的波纹网片波纹通道方向相互呈90°交错叠加，且波纹通道方向与塔的中心线垂直；B由2片以上波纹网片组成，相邻的波纹网片波纹通道方向相互呈15°～90°交错叠加，且波纹通道方向在竖直面上与塔的中心线15°～75°；C由2片以上板片波纹组成，相邻的板片波纹由波纹网片隔开，波纹通道方向相互呈15°～90°交错叠加，且波纹通道方向与塔的中心线平行。A对液滴起切割破碎作用；B对小液滴起聚结作用；C对液滴上升起加速作用。如此实现液滴的破碎-聚并-加速-再破碎。该专利中，液滴接触填料B部分后，会在填料表面形成液膜，液膜会沿着填料向上流动，由于波纹通道方向在竖直面上与塔的中心线有一定夹角，会导致分散相在塔截面上分布不均，将对萃取过程传质不利。此外该专利仅部分考虑了填料布置方向对液液萃取过程的影响，未考虑不同填料形式和结构对萃取传质影响，也未考虑填料表面材料的影响。