[发明专利]一种气升式空气搅拌多次层循环萃取装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种医药、冶金或生化领域中液-液两相溶剂萃取装置及方法，具体涉及一种气升式空气搅拌多次层循环萃取装置以及萃取方法，特别涉及于一种悬殊相比易乳化体系的多次层循环萃取装置及萃取方法。

背景技术

溶剂萃取技术是当前绿色化学的一个重要发展分支，是一种用液态的萃取剂处理与之不互溶的双组分或多组分溶液，实现组分分离的传质分离过程。萃取技术可根据分离对象和工艺要求选择适当的萃取体系和流程，具有选择性高，分离效果好，易于操作和适应性强等特点。随着萃取在原子能化工、湿法冶金和石油化工等方面的广泛应用，生产规模日益扩大，对萃取设备也提出了越来越高的要求。近三十年来，萃取设备在理论和实践方面都得到了迅速的发展，许多高效萃取设备的出现各具特点，应用于各个不同体系。

CN 101243945A公开了一种冲泡萃取装置，包括有一萃取杯与一偏心滤杯，在萃取杯杯体内设有一搅拌器，搅拌器可经由传动马达带动，从而使注入于该萃取杯内的冲泡液体可经由搅拌器旋转而产生旋涡水流；偏心滤杯具有落入于萃取杯内并且浸入冲泡液体中的一盛杯，该盛杯位于偏离于冲泡液体旋涡中心的位置上，使容纳于盛杯内的茶叶能够通过旋涡水流冲击而将内容物加速带出并溶于冲泡液体中。

CN 100998366A公开了一种鱼蛋白质连续萃取装置，用于从海洋鱼中萃取蛋白质营养物。包括一工作平台；一浸渍筒体，于工作平台上；一分料器，设在浸渍筒体的上部；一喂料机构，支固在浸渍筒体上；一伸展到浸渍筒体中的搅拌机构；一链斗浸提机构，支承在工作平台上；一用于向浸渍筒体引入溶剂的溶剂引入口，设在链斗浸提机构上，特点是它还包括有一转料机构，转料机构包括转料电机、转料减速机、主动链轮、传动链、从动链轮、转料输送管、转料轴、转料螺旋桨，转料输送管分别与浸渍筒体的底部和链斗浸提机构的下部相连接并相通，将浸渍筒体与链斗浸提机构联结成U形。

在生物产品的分离纯化中，由于生物体系对酸碱、有机溶剂和机械剪切力等都非常敏感，采用普通搅拌桨剧烈混合的萃取方式容易产生乳化现象，乳状液的形成对于萃取过程很不利，乳化导致萃余的废发酵液夹带溶媒，降低产品收率，同时，有机相中夹带发酵液也给回收利用造成困难。另外，因经济成本等要求，生化体系的萃取过程常常要求在悬殊相比的条件下操作，萃取溶剂分散困难，萃取过程受到平衡和传质效率的限制难以进一步提高分离效率。

已在冶金、石油、化工、制药、废水处理等领域广泛应用的气升式空气搅拌反应器是利用流体的喷流产生搅拌的原理对反应体系进行搅拌混合的管式反应器，反应器中心安装一个竖直的空管(中心管)，进气喷管从外管锥形底端插入，喷嘴与中心管平齐，当空气以一定流速吹入时，在中心管中造成负压，周围的固体颗粒、液体从底部被吸入中心管，并被具有较大动能的气体携带到顶部，动能转化为势能，在势能转化为动能的过程中，再返回外管，如此循环往复，从而达到搅拌混合，并进行化学反应。在这种反应器中没有运动部件，动力消耗少，且结构比较简单，因而一直被广泛应用。

然而当上述反应器应用于悬殊相比萃取时，该结构的不足之处在于：首先，由于轻相与原体系中的液体相比，数量少，密度差较大，在吹气过程中一部分轻相只能漂浮在重相上面，无法在反应器中全部循环，又不能破碎，更达不到均匀混合，反应器内传质效果极差；其次，由于大多数此类反应器为敞口，轻相极易被通入的气体携带挥发，影响反应进行。

CN 2403494Y公开了一种气升式空气搅拌反应器。包括圆形反应器外管、上端盖及外中心管，其特征在于外中心管内安装有较细的内中心管，其外中心管与内中心管下端之间用环封闭连接，上端通过支撑板连接，使三管之间保持适当的间距；在内中心管距其底部一定高度处开有小孔；在反应器内有一与圆形反应器外管内壁相连接且在内中心管及外中心管上方的横杆，一弧形挡板悬挂在横杆上。该实用新型为反应介质提供了一定的快速、均匀混合的动力。但是，在分散过程中形成的次层较少，导致动力不够，使轻相在重相中的混合、分散不够快速、彻底。尤其对于悬殊相比体系，难以达到短时间完全混合。

因此如何发展一种气升式空气搅拌多次层萃取装置，以有效地解决悬殊相比短时间混合萃取的问题，是所属技术领域面临的难题。

发明内容