撞击流强化湿法磷酸萃取的方法与装置的制造方法
【专利摘要】本发明所述能形成撞击流的湿法磷酸萃取装置，包括萃取槽、第一导流筒、第二导流筒、第一搅拌桨、第二搅拌桨、搅拌轴、驱动电机、第一进料管、第二进料管、第一支架和第二支架。本发明所述撞击流强化湿法磷酸萃取的方法，使用上述能形成撞击流的湿法磷酸萃取装置，操作如下：将被净化湿法磷酸和萃取剂分别预热到40～60℃，然后将预热后的被净化湿法磷酸和萃取剂分别通过第一进料管、第二进料管送入第一导流筒、第二导流筒中，同时开启驱动电机使第一搅拌桨和第二搅拌桨工作，在第一导流筒与第二导流筒之间形成两相撞击流，两相撞击流在55～65℃经过10～20min传质后完成萃取形成萃取液。
【专利说明】
撞击流强化湿法磯酸萃取的方法与装置
技术领域
[0001] 本发明属于溶剂萃取法净化湿法憐酸领域，特别设及一种撞击流强化湿法憐酸萃 取的方法与装置。
【背景技术】
[0002] 湿法憐酸由无机酸分解憐矿制得，能耗和成本远低于热法憐酸。但湿法憐酸由于 杂质含量高，要获得高纯憐酸或优质憐酸盐产品需要进一步加 W净化。湿法憐酸净化方法 包括化学沉淀法、结晶法、离子交换法、电渗析浓缩法W及有机溶剂萃取法等，目前多采用 有机溶剂萃取法。现有技术中，有机溶剂萃取法所使用的槽式萃取装置主要由萃取槽和揽 拌器组成，揽拌器包括驱动电机、揽拌轴及安装在揽拌轴上的揽拌奖，因而通过所述槽式萃 取装置进行的萃取存在传质面积较小、传质速率较慢等缺点，导致反应时间较长，憐酸萃取 率难W在较短的时间达到平衡，萃取能耗难W降低，萃取装置的体积难W减小。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供能形成撞击流的湿法憐酸萃取装置 及撞击流强化湿法憐酸萃取的方法，W缩短湿法憐酸萃取的反应时间、降低萃取能耗并减 小萃取装置的体积。
[0004] 本发明所述能形成撞击流的湿法憐酸萃取装置，有两种结构形式，但它们属于一 个总的发明构思。
[0005] 第一种结构形式的能形成撞击流的湿法憐酸萃取装置：
[0006] 本发明提供的第一种结构形式的能形成撞击流的湿法憐酸萃取装置，包括萃取 槽、第一导流筒、第二导流筒、第一揽拌奖、第二揽拌奖、一根揽拌轴、一台驱动电机、第一进 料管、第二进料管、第一支架和第二支架;所述萃取槽侧壁上部设置有溢流口、萃取槽侧壁 下部或底壁设置有排液口，所述第一导流筒、第二导流筒分别通过第一支架、第二支架相隔 一间距安装在萃取槽内且第一导流筒、第二导流筒的中屯、线在一条直线上，第一导流筒与 第二导流筒相邻的一端为出料端、另一端为进料端，第二导流筒与第一导流筒相邻的一端 为出料端，另一端为进料端，所述第一进料管安装在萃取槽靠第一导流筒进料端的侧壁上， 第一进料管的出料端位于第一导流筒内，所述第二进料管安装在萃取槽靠第二导流筒进料 端的侧壁上，第二进料管的出料端位于第二导流筒内；所述驱动电机的安装位置应使其动 力输出轴的中屯、线与第一导流筒和第二导流筒的中屯、线在一条直线上，所述揽拌轴的一端 通过联轴器与驱动电机的动力输出轴连接，揽拌轴的另一端穿过萃取槽侧壁插入第一导流 筒和第二导流筒，所述第一揽拌奖、第二揽拌奖安装在揽拌轴上，且第一揽拌奖位于第一导 流筒内，第二揽拌奖位于第二导流筒内，第一揽拌奖的奖叶与第二揽拌奖的奖叶反向安装。
[0007] 第二种结构形式的能形成撞击流的湿法憐酸萃取装置：
[000引本发明提供的第二种结构形式的能形成撞击流的湿法憐酸萃取装置，包括萃取 槽、第一导流筒、第二导流筒、第一揽拌奖、第二揽拌奖、第一揽拌轴、第二揽拌轴、第一驱动 电机、第二驱动电机、第一进料管、第二进料管、第一支架和第二支架;所述萃取槽侧壁上部 设置有溢流口、萃取槽侧壁下部或底壁设置有排液口，所述第一导流筒、第二导流筒分别通 过第一支架、第二支架相隔一间距安装在萃取槽内且第一导流筒、第二导流筒的中屯、线在 一条直线上，第一导流筒与第二导流筒相邻的一端为出料端、另一端为进料端，第二导流筒 与第一导流筒相邻的一端为出料端，另一端为进料端，所述第一进料管安装在萃取槽靠第 一导流筒进料端的侧壁上，第一进料管的出料端位于第一导流筒内，所述第二进料管安装 在萃取槽靠第二导流筒进料端的侧壁上，第二进料管的出料端位于第二导流筒内；所述第 一驱动电机安装在萃取槽靠第一导流筒进料端的一侧，其动力输出轴的中屯、线与第一导流 筒的中屯、线在一条直线上，所述第二驱动电机安装在萃取槽靠第二导流筒进料端的一侧， 其动力输出轴的中屯、线与第二导流筒的中屯、线在一条直线上，所述第一揽拌轴的一端通过 联轴器与第一驱动电机的动力输出轴连接，第一揽拌轴的另一端穿过萃取槽侧壁插入第一 导流筒，所述第二揽拌轴的一端通过联轴器与第二驱动电机的动力输出轴连接，第二揽拌 轴的另一端穿过萃取槽侧壁插入第二导流筒，所述第一揽拌奖、第二揽拌奖分别安装在第 一揽拌轴、第二揽拌轴上，且第一揽拌奖的奖叶与第二揽拌奖的奖叶反向安装。
[0009] 上述能形成撞击流的湿法憐酸萃取装置，第一导流筒、第二导流筒之间的间距b优 选 10mm ~15mm。
[0010] 上述能形成撞击流的湿法憐酸萃取装置，环绕萃取槽的外壁可设置用于加溫或保 溫的夹套，W方便维持湿法憐酸的萃取溫度。
[0011] 本发明所述撞击流强化湿法憐酸萃取的方法，使用上述能形成撞击流的湿法憐酸 萃取装置，操作如下：
[0012] 将被净化湿法憐酸和萃取剂分别预热到40~60°C，然后将预热后的被净化湿法憐 酸和萃取剂分别通过第一进料管、第二进料管送入第一导流筒、第二导流筒中，同时开启驱 动电机使第一揽拌奖和第二揽拌奖工作，在第一导流筒与第二导流筒之间形成两相撞击 流，两相撞击流在55~65°C经过10~20min传质后完成萃取形成萃取液。
[0013] 本发明所述撞击流强化湿法憐酸萃取的方法，萃取时有机相（萃取剂）与水相(被 净化湿法憐酸)的相比为(3~4): 1，第一揽拌奖和第二揽拌奖的转速为500~6(K)r/min。
[0014] 本发明所述撞击流强化湿法憐酸萃取的方法，萃取剂由憐酸Ξ下醋(TBP)、甲基异 下基甲酬(MIBK)或下醇与煤油配制而成，优选憐酸Ξ下醋(TBP)与煤油按体积比（4~5.5): 1配制成的萃取剂。
[0015] 撞击流强化湿法憐酸萃取的原理:被净化湿法憐酸和萃取剂在第一导流筒与第二 导流筒之间形成的两相撞击流相对流动撞击，从而使一侧流体粒子穿过撞击面渗入相向流 体，并来回做减幅振荡运动，产生一个高度端流区，撞击可造成液滴或颗粒的破碎和磨损， 促使表面更新并使其表面积增大，带来高度的端动和很大的相间相对速度，因而为强化传 质、传热提供了有利条件。由于撞击流在强化相际接触和微观混合方面具有独特的优势，因 此将撞击流技术应用于湿法憐酸萃取W促进液相的微观混合具有巨大的潜力。
[0016] 与现有技术相比，本发明具有W下有益效果：
[0017] 1、本发明为湿法憐酸的萃取提供了一种新型萃取装置，使用该萃取装置能使被净 化湿法憐酸和萃取剂形成撞击流，W强化传质，缩短反应时间。
[0018] 2、使用本发明所述萃取装置和撞击流强化湿法憐酸萃取的方法，可大幅度缩短憐 酸萃取率达到平衡的时间，试验表明，憐酸萃取率在lOmin后基本达到平衡(见实施例3)，而 使用现有槽式萃取装置和萃取方法，憐酸萃取率达到平衡的时间需30min(见对比例）。
[0019] 3、由于憐酸萃取率达到平衡的时间大幅度缩短，因而本发明所述萃取装置和萃取 方法不仅可降低萃取能耗，而且可W减小萃取装置的体积，在较小的槽式萃取装置中实现 湿法憐酸的萃取，
【附图说明】
[0020] 图1是本发明所述能形成撞击流的湿法憐酸萃取装置的第一种结构示意图；
[0021] 图2是本发明所述能形成撞击流的湿法憐酸萃取装置的第二种结构示意图；
[0022] 图3是本发明所述能形成撞击流的湿法憐酸萃取装置中第一导流筒、第二导流筒 在萃取槽中的相对位置示意图；
[0023] 图4是本发明所述能形成撞击流的湿法憐酸萃取装置中第一导流筒、第二导流筒 与萃取槽的连结组合示意图；
[0024] 图5是撞击流强化湿法憐酸萃取的原理示意图。
[00巧]图中，1-萃取槽，2-第二进料管，3-第一进料管，4-驱动电机，5-溢流口，6- 夹套，7-揽拌轴，8-第一揽拌奖，9-第二揽拌奖，10-第一导流筒，11-第二导流筒，12- 第一支架，13-第二支架，14-排液口，15-第一驱动电机，16-第二驱动电机，17-第一揽 拌轴，18-第二揽拌轴，b-第一导流筒与第二导流筒之间的间距。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图通过实施例对本发明所述能形成撞击流的湿法憐酸萃取装置及撞 击流强化湿法憐酸萃取的方法作进一步说明。
[0027] 实施例1
[0028] 本实施例中，能形成撞击流的湿法憐酸萃取装置如图1所示，包括萃取槽1、第一导 流筒10、第二导流筒11、第一揽拌奖8、第二揽拌奖9、一根揽拌轴7、一台驱动电机4、第一进 料管3、第二进料管2、第一支架12和第二支架13;所述萃取槽1左侧壁上部设置有溢流口 5、 萃取槽底壁设置有排液口 14，环绕萃取槽的外壁设置有用于加溫或保溫的夹套6;所述第一 导流筒10、第二导流筒11分别通过第一支架12、第二支架13相隔一间距b安装在萃取槽内且 第一导流筒10、第二导流筒11的中屯、线在一条直线上(见图3、图4)，所述间距b = 10mm，第一 导流筒10的右端与第二导流筒11相邻且为出料端、第一导流筒10的左端为进料端，第二导 流筒11的左端与第一导流筒10相邻且为出料端、第二导流筒11的右端为进料端;所述第一 进料管3安装在萃取槽靠第一导流筒进料端的侧壁上，第一进料管的出料端位于第一导流 筒10内，所述第二进料管2安装在萃取槽靠第二导流筒进料端的侧壁上，第二进料管的出料 端位于第二导流筒11内；所述驱动电机4安装在萃取槽的右侧，安装位置应使其动力输出轴 的中屯、线与第一导流筒10和第二导流筒11的中屯、线在一条直线上，所述揽拌轴7的一端通 过联轴器与驱动电机4的动力输出轴连接，揽拌轴7的另一端穿过萃取槽侧壁插入第一导流 筒10和第二导流筒11，所述第一揽拌奖8、第二揽拌奖9安装在揽拌轴上，且第一揽拌奖8位 于第一导流筒10内，第二揽拌奖9位于第二导流筒11内，第一揽拌奖8的奖叶与第二揽拌奖9 的奖叶反向安装。
[0029] 实施例2
[0030] 本实施例中，能形成撞击流的湿法憐酸萃取装置如图2所示，包括萃取槽1、第一导 流筒10、第二导流筒11、第一揽拌奖8、第二揽拌奖9、第一揽拌轴17、第二揽拌轴18、第一驱 动电机15、第二驱动电机16、第一进料管3、第二进料管2、第一支架12和第二支架13;所述萃 取槽1后侧壁上部设置有溢流口 5、萃取槽底壁设置有排液口 14,所述第一导流筒10、第二导 流筒11分别通过第一支架12、第二支架13相隔一间距b安装在萃取槽内且第一导流筒10、第 二导流筒11的中屯、线在一条直线上，所述间距b = 15mm，第一导流筒10的右端与第二导流筒 11相邻且为出料端、第一导流筒10的左端为进料端，第二导流筒11的左端与第一导流筒10 相邻且为出料端、第二导流筒11的右端为进料端;所述第一进料管3安装在萃取槽靠第一导 流筒进料端的侧壁上，第一进料管的出料端位于第一导流筒10内，所述第二进料管2安装在 萃取槽靠第二导流筒进料端的侧壁上，第二进料管的出料端位于第二导流筒11内；所述第 一驱动电机15安装在萃取槽靠第一导流筒进料端的一侧，其动力输出轴的中屯、线与第一导 流筒10的中屯、线在一条直线上，所述第二驱动电机16安装在萃取槽靠第二导流筒进料端的 一侧，其动力输出轴的中屯、线与第二导流筒11的中屯、线在一条直线上，所述第一揽拌轴17 的一端通过联轴器与第一驱动电机15的动力输出轴连接，第一揽拌轴17的另一端穿过萃取 槽侧壁插入第一导流筒10,所述第二揽拌轴18的一端通过联轴器与第二驱动电机16的动力 输出轴连接，第二揽拌轴18的另一端穿过萃取槽侧壁插入第二导流筒11，所述第一揽拌奖 8、第二揽拌奖9分别安装在第一揽拌轴17、第二揽拌轴18上，且第一揽拌奖8的奖叶与第二 揽拌奖9的奖叶反向安装。
[0031] 实施例3
[0032] 本实施例使用实施例1所述能形成撞击流的湿法憐酸萃取装置进行湿法憐酸萃 取，被净化湿法憐酸的主要组成见表1。
[0033] 表1被净化湿法憐酸的组成
[00：34]_
[0035] ~萃取剂及萃取时的工艺参数:萃取剂由憐酸Ξ下醋(TBP)与煤油按体积比5:1配制I 而成，有机相与水相的相比为4:1，萃取溫度为6(TC，第一揽拌奖(8)和第二揽拌奖(9)的转 速为 550r/min，萃取时间分别为 5min、10min、20min、30min、35min。
[0036] 萃取操作如下：将被净化湿法憐酸和萃取剂分别预热到50°C，然后将预热后的被 净化湿法憐酸和萃取剂分别通过第一进料管3、第二进料管2送入第一导流筒10、第二导流 筒11中，同时开启驱动电机4使第一揽拌奖8和第二揽拌奖9工作，在第一导流筒10与第二导 流筒11之间形成两相撞击流，对两相撞击流在60°C经过5min、10min、20min、30min、35miM# 质形成的萃取液进行憐酸萃取率测定与计算(萃取率E%=有机相中憐酸质量/原料酸中憐 酸质量X 100 % )，结果见表2。
[0037] 表2不同萃取时间的憐酸萃取率
[00；3 引
[0039] 从表2可W看出，使用本发明所述萃取装置和萃取方法，萃取时间从5min增加到 lOmin时，憐酸萃取率明显增加，萃取时间为lOmin时憐酸萃取率基本达到平衡，当萃取时间 超过lOmin后，憐酸萃取率上升缓慢。
[0040] 对比例
[0041] 本对比例被净化湿法憐酸与实施例3相同，萃取装置采用现有常规槽式萃取装置， 萃取方法为普通萃取揽拌法。萃取剂及萃取时的工艺参数:萃取剂由憐酸Ξ下醋(TBP)与煤 油按体积比5:1配制而成，有机相与水相的相比为4:1，萃取溫度为60°C。
[0042] 对在60°C经过10min、20min、30min传质形成的萃取液进行憐酸萃取率测定与计算 (萃取率E% =有机相中憐酸质量/原料酸中憐酸质量X 100% )，结果见表3。
[0043] 表3不同萃取时间的憐酸萃取率
[0044]
[0045] 从表3可W看出，使用现有槽式萃取装置和现有萃取方法，萃取时间为lOmin时憐 酸萃取率仅为43.21%，萃取时间为30min时憐酸萃取率为46.79%，憐酸萃取率达到平衡。
[0046] 实施例3和对比例表明，使用本发明所述萃取装置和撞击流强化湿法憐酸萃取的 方法，可大幅度缩短憐酸萃取率达到平衡的时间。
【主权项】
1. 一种能形成撞击流的湿法磷酸萃取装置，包括萃取槽（I)，其特征在于还包括第一导 流筒（10)、第二导流筒（11 )、第一搅拌桨(8)、第二搅拌桨(9)、一根搅拌轴、一台驱动电机、 第一进料管(3)、第二进料管(2)、第一支架(12)和第二支架(13); 所述萃取槽（1)侧壁上部设置有溢流口（5)、萃取槽侧壁下部或底壁设置有排液口 (14)，所述第一导流筒（10)、第二导流筒（11)分别通过第一支架（12)、第二支架（13)相隔一 间距(b)安装在萃取槽内且第一导流筒（10)、第二导流筒（11)的中心线在一条直线上，第一 导流筒（10)与第二导流筒（11)相邻的一端为出料端、另一端为进料端，第二导流筒（11)与 第一导流筒（10)相邻的一端为出料端，另一端为进料端，所述第一进料管(3)安装在萃取槽 靠第一导流筒进料端的侧壁上，第一进料管的出料端位于第一导流筒内，所述第二进料管 (2)安装在萃取槽靠第二导流筒进料端的侧壁上，第二进料管的出料端位于第二导流筒内； 所述驱动电机的安装位置应使其动力输出轴的中心线与第一导流筒（10)和第二导流 筒（11)的中心线在一条直线上，所述搅拌轴的一端通过联轴器与驱动电机的动力输出轴连 接，搅拌轴的另一端穿过萃取槽侧壁插入第一导流筒（10)和第二导流筒（11)，所述第一搅 拌桨(8)、第二搅拌桨(9)安装在搅拌轴上，且第一搅拌桨(8)位于第一导流筒（10)内，第二 搅拌桨(9)位于第二导流筒（11)内，第一搅拌桨(8)的桨叶与第二搅拌桨(9)的桨叶反向安 装。2. -种能形成撞击流的湿法磷酸萃取装置，包括萃取槽（1 )，其特征在于还包括第一导 流筒(10)、第二导流筒(11)、第一搅拌桨(8)、第二搅拌桨(9)、第一搅拌轴(17)、第二搅拌轴 (18)、第一驱动电机（15)、第二驱动电机（16)、第一进料管(3)、第二进料管（2)、第一支架 (12)和第二支架(13); 所述萃取槽（1)侧壁上部设置有溢流口（5)、萃取槽侧壁下部或底壁设置有排液口 (14)，所述第一导流筒（10)、第二导流筒（11)分别通过第一支架（12)、第二支架（13)相隔一 间距(b)安装在萃取槽内且第一导流筒（10)、第二导流筒（11)的中心线在一条直线上，第一 导流筒（10)与第二导流筒（11)相邻的一端为出料端、另一端为进料端，第二导流筒（11)与 第一导流筒（10)相邻的一端为出料端，另一端为进料端，所述第一进料管(3)安装在萃取槽 靠第一导流筒进料端的侧壁上，第一进料管的出料端位于第一导流筒内，所述第二进料管 (2)安装在萃取槽靠第二导流筒进料端的侧壁上，第二进料管的出料端位于第二导流筒内； 所述第一驱动电机（15)安装在萃取槽靠第一导流筒进料端的一侧，其动力输出轴的中 心线与第一导流筒（10)的中心线在一条直线上，所述第二驱动电机（16)安装在萃取槽靠第 二导流筒进料端的一侧，其动力输出轴的中心线与第二导流筒（11)的中心线在一条直线 上，所述第一搅拌轴（17)的一端通过联轴器与第一驱动电机（15)的动力输出轴连接，第一 搅拌轴（17)的另一端穿过萃取槽侧壁插入第一导流筒（10)，所述第二搅拌轴（18)的一端通 过联轴器与第二驱动电机(16)的动力输出轴连接，第二搅拌轴（18)的另一端穿过萃取槽侧 壁插入第二导流筒（11)，所述第一搅拌桨(8)、第二搅拌桨(9)分别安装在第一搅拌轴（17)、 第二搅拌轴(18)上，且第一搅拌桨(8)的桨叶与第二搅拌桨(9)的桨叶反向安装。3. 根据权利要求1或2所述能形成撞击流的湿法磷酸萃取装置，其特征在于第一导流筒 (10)、第二导流筒（11)之间的间距(b)为IOmm~15mm。4. 根据权利要求1或2所述能形成撞击流的湿法磷酸萃取装置，其特征在于环绕萃取槽 (1)的外壁设置有用于加温或保温的夹套(6)。5. 根据权利要求3所述能形成撞击流的湿法磷酸萃取装置，其特征在于环绕萃取槽（I) 的外壁设置有用于加温或保温的夹套(6)。6. -种撞击流强化湿法磷酸萃取的方法，其特征在于使用权利要求1至5中任一权利要 求所述能形成撞击流的湿法磷酸萃取装置，操作如下： 将被净化湿法磷酸和萃取剂分别预热到40~60°C，然后将预热后的被净化湿法磷酸和 萃取剂分别通过第一进料管(3 )、第二进料管(2)送入第一导流筒（10 )、第二导流筒（11)中， 同时开启驱动电机使第一搅拌桨(8)和第二搅拌桨(9)工作，在第一导流筒（10)与第二导流 筒（11)之间形成两相撞击流，两相撞击流在55~65°C经过10~20min传质后完成萃取形成 萃取液。7. 根据权利要求6所述撞击流强化湿法磷酸萃取的方法，其特征在于萃取时，有机相与 水相的相比为(3~4): 1，第一搅拌桨(8)和第二搅拌桨(9)的转速为500~600r/min。
【文档编号】C01B25/234GK105948010SQ201610270076
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】罗建洪, 李军, 金央, 李星
【申请人】四川大学