轮盘组件及萃取塔的制作方法

本申请涉及萃取设备技术领域，尤其是涉及一种轮盘组件及萃取塔。

背景技术：

目前，萃取塔是一种重要的液液传质设备，在化工、石油和环境保护等领域有着广泛的应用。转盘萃取塔具有结构简单，处理量大，投资小等优点。因此，自其问世以来，在医药、精细化工、石油化学工业中得到了广泛的应用。萃取塔内两相逆流流动，转盘的搅拌可使液滴破碎并产生湍动而强化传质，但由于萃取工质的液滴大小分布不均匀，会造成小液滴返混大大降低了塔内的传质推动力，使萃取效率下降，工业设备中这种效应更为显著，大型工业萃取塔多达90％的塔高是由于补偿轴向返混带来的不利影响。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种轮盘组件及萃取塔，以在一定程度上解决现有技术中存在的转盘在搅拌强化传质过程中容易出现轴向返混现象的技术问题。

本申请提供了一种轮盘组件，包括：中心转轴、固定组件以及切割构件；所述固定组件的一侧与所述切割构件相连接，所述固定组件的相对另一侧与所述中心转轴相连接，使所述切割构件能够随着所述中心转轴同步转动，所述切割构件用于切割萃取工质。

在上述技术方案中，进一步地，所述固定组件包括第一固定件、第二固定件以及连接构件；所述第一固定件和所述第二固定件间隔设置，所述切割构件设置在所述第一固定件和所述第二固定件之间，使待萃取工质能够依次流经所述第一固定件、所述切割构件以及所述第二固定件；

所述连接构件的一端与所述中心转轴相连接，所述连接构件的另一端与所述第一固定件相连接。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述第一固定件和所述第二固定件均为环形的网状结构，且所述第二固定件的直径大于所述第一固定件的直径，使所述第一固定件与所述第二固定件之间形成容纳空间，所述切割构件填充在所述容纳空间内。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述连接构件包括轴套以及连接板；所述轴套套设在所述中心转轴上，所述连接板的一端与所述轴套相连接，所述连接板的另一端与所述第一固定件相连接。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述固定组件还包括第一翼板和第二翼板，所述第一翼板设置在所述切割构件的第一侧面上，所述第二翼板设置在所述切割构件的与所述第一侧面相对的第二侧面上。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述切割构件形成为网格结构。

本申请还提供了一种萃取塔，包括上述任一技术方案所述的轮盘组件，以及，塔体，所述轮盘组件设置在所述塔体的内部。

在上述技术方案中，进一步地，所述塔体的内壁上设置有固定环，且所述固定环上开设有通孔。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述塔体包括第一沉降段、第二沉降段以及精制段，所述精制段设置在所述第一沉降段和所述第二沉降段之间；

所述第一沉降段的侧壁上设置有重相入口以及轻相出口；所述第二沉降段的侧壁上设置有轻相入口以及重相出口；所述固定环的数量为多个，多个所述固定环沿竖直方向顺次间隔排布在所述精制段的内壁上，且任意两个相邻所述固定环之间均形成有萃取室，每个所述萃取室内均对应设置有所述轮盘组件。

在上述任一技术方案中，进一步地，在每个所述萃取室内，从所述轮盘组件向上方排出的萃取工质的相比从所述轮盘组件下方排出的萃取工质的相轻，且萃取完成的成品轻相从最上方一个所述萃取室内经所述轻相出口流出，萃取完成的成品重相从最下方一个所述萃取室内经所述重相出口流出。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请提供的轮盘组件，包括：中心转轴、固定组件以及切割构件；固定组件的一侧与切割构件相连接，固定组件的相对另一侧与中心转轴相连接，通过固定组件使切割构件与中心转轴相连接，使得中心转轴在转动时，切割构件能够随着中心转轴同步转动，使得萃取工质在本轮盘组件内流动时能够流经切割构件，进入轮盘组件的萃取工质通常包括连续相(即重相)和分散相(即轻相)两相，分散相能够经切割构件充分切割破碎成细小液滴并在切割构件内进行充分混合，增大了连续相和分散相两相之间的接触面积，强化级内传质，提高了萃取效率以及萃取效果。

可见，本申请提供的轮盘组件，通过使分散相流经切割构件，使得分散相能够在切割构件内充分混合并破碎成细小液滴，增大了连续相以及分散相两者之间的接触面积，使两者能够充分混合，且进入切割构件的分散相被破碎成细小液滴，避免了未经切割的萃取工质与切割后的萃取工质出现返混现象，显著地强化了级内传质，提高了萃取效率以及萃取效果。

本申请提供的萃取塔，包括上述所述的轮盘组件，因而，通过本轮盘组件将分散相切割破碎成细小液滴，使连续相以及分散相充分混合，避免了萃取工质的返混现象，强化了级内传质，提高了萃取效率以及萃取效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的轮盘组件的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的轮盘组件的又一结构示意图；

图3为本申请实施例提供的轮盘组件的部分结构示意图；

图4为本申请实施例提供的轮盘组件的又一部分结构示意图；

图5为本申请实施例提供的萃取塔的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的固定环的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的试验结果对比图。

附图标记：

1-中心转轴，2-切割构件，301-第一固定件，302-第二固定件，303-连接构件，3031-连接板，3032-轴套，304-第一翼板，305-第二翼板，4-塔体，401-第一沉降段，4011-重相入口，4012-轻相出口，402-精制段，403-第二沉降段，4031-轻相入口，4032-重相出口，5-固定环，501-开孔区，6-电机，7-变速箱，k-萃取率，n-转速，a-普通萃取塔的传质效率，b-本申请提供的萃取塔的传质效率。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。

基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面参照图1至图7描述根据本申请一些实施例所述的轮盘组件及萃取塔。

参见图1至图4所示，本申请的实施例提供了一种轮盘组件，包括：中心转轴1、固定组件以及切割构件2；固定组件的一侧与切割构件2相连接，固定组件的相对另一侧与中心转轴1相连接，使切割构件2能够随着中心转轴1同步转动，切割构件2用于切割萃取工质。

本申请提供的轮盘组件，包括：中心转轴1、固定组件以及切割构件2；固定组件的一侧与切割构件2相连接，固定组件的相对另一侧与中心转轴1相连接，通过固定组件使切割构件2与中心转轴1相连接，使得中心转轴1在转动时，切割构件2能够随着中心转轴1同步转动，使得萃取工质在本轮盘组件内流动时能够流经切割构件2，进入轮盘组件的萃取工质通常包括连续相(即重相)和分散相(即轻相)两相，分散相能够经切割构件2充分切割破碎成细小液滴并在切割构件2内进行充分混合，增大了连续相和分散相两相之间的接触面积，强化级内传质，提高了萃取效率以及萃取效果。

可见，本申请提供的轮盘组件，通过使萃取工质流经切割构件2，使得分散相能够在切割构件2内充分混合并破碎成细小液滴，增大了萃取工质的连续相以及分散相两者之间的接触面积，使两者能够充分混合，且进入切割构件2的分散相被破碎成细小液滴，避免了未经切割的萃取工质与切割后的萃取工质出现返混现象，显著地强化了级内传质，提高了萃取效率以及萃取效果。

在本申请的一个实施例中，优选地，如图1和图2所示，固定组件包括第一固定件301、第二固定件302以及连接构件303；第一固定件301和第二固定件302间隔设置，切割构件2设置在第一固定件301和第二固定件302之间，使待萃取工质能够依次流经第一固定件301、切割构件2以及第二固定件302；连接构件303的一端与中心转轴1相连接，连接构件303的另一端与第一固定件301相连接。

在该实施例中，第一固定件301和第二固定件302将切割构件2夹持在第一固定件301和第二固定件302之间，且切割构件2的一侧与第一固定件301相连接，切割构件2的相对另一侧与第二固定件302相连接，且通过连接构件303将第一固定件301与中心转轴1相连接，使得中心转轴1转动时，第一固定件301、切割构件2、第二固定件302能够随着中心转轴1同步转动，完成对萃取工质的切割破碎以及萃取操作。

在本申请的一个实施例中，优选地，如图1和图2所示，第一固定件301和第二固定件302均为环形的网状结构，且第二固定件302的直径大于第一固定件301的直径，使第一固定件301与第二固定件302之间形成容纳空间，切割构件2填充在容纳空间内。

在该实施例中，第一固定件301和第二固定件302均为环形的网状结构，使得在通入萃取工质后，分散相依次流经第一固定件301、切割构件2以及第二固定件302；第一固定件301的网格结构能够对萃取工质进行初步搅散，加强对分散相的破碎效果，且分散相、连续相两相在离心力的作用下，在第一固定件301、切割构件2和第二固定件302所围设的空间内产生强烈漩涡，分散相被切割构件2切割破碎形成细小液滴并分散悬浮在连续相中，从而增大了两相之间的接触界面，强化了级间传质。

其中，如图3和图4所示，本实施例给出了第一固定件301和/或第二固定件302的两种结构示例，第一固定件301和第二固定件302均可以采用其中任一种结构，两者也可以分别选用不同结构，均不限于此。

在本申请的一个实施例中，优选地，如图1和图2所示，连接构件303包括轴套3032以及连接板3031；轴套3032套设在中心转轴1上，连接板3031的一端与轴套3032相连接，连接板3031的另一端与第一固定件301相连接。

在该实施例中，轴套3032套设在中心转轴1上，可以通过紧固螺钉将轴套3032与中心转轴1进行固定，避免轴套3032随中心转轴1转动时脱落，连接板3031的数量为多个，多个连接板3031沿中心转轴1的周向均匀排布，且其中任意一个连接板3031均沿竖直方向设置，使得萃取工质能够通入本申请的轮盘组件中，并在离心力的作用下能够流经第一固定件301、切割构件2以及第二固定件302。

在本申请的一个实施例中，优选地，如图1所示，固定组件还包括第一翼板304和第二翼板305，第一翼板304设置在切割构件2的第一侧面上，第二翼板305设置在切割构件2的与第一侧面相对的第二侧面上。

在该实施例中，切割构件2的第一侧面为切割构件2的上表面，切割构件2的第二侧面为切割构件2的下表面，第一翼板304的一端与连接板3031相连接，第一翼板304的相对另一端与第二固定件302的上边缘相连接，第二翼板305的一端与连接板3031相连接，第二翼板305的相对另一端与第二固定件302的下边缘相连接，使得第一翼板304、第二翼板305、第一固定件301、第二固定件302共同形成一定空间，切割构件2设置在该空间内，使得萃取工质能够在该空间内进行充分破碎以及混合，进入该空间的萃取工资进经过第一固定件301的初步切割破碎操作，能够避免该空间以外的萃取工质与该空间内的萃取工质返混。

在本申请的一个实施例中，优选地，如图1和图2所示，切割构件2形成为网格结构。

在该实施例中，切割构件2包括多个预制孔板，且任意相邻的两个预制孔板交叉设置，或者切割构件2包括金属条，且任意相邻的两个金属条交叉设置，使得切割构件2形成具有一定厚度的网格结构。

其中，可选地，切割构件2为现有技术中常见的填料，当然，不仅限于此。

参见图5所示，本申请的实施例还提供一种萃取塔，包括上述任一实施例所述的轮盘组件，以及，塔体4；轮盘组件设置在塔体4的内部。

在该实施例中，他题为内部中空结构，用于容纳轮盘组件，还为萃取过程提供足够的萃取空间。

其中，可选地，本申请提供的萃取塔还包括驱动电机6以及变速箱7，驱动电机6与变速箱7电连接，变速箱7的输出端与轮盘组件的中心转轴1相连接，使得通过控制变速箱7能够控制中心转轴1的转速，避免中心转轴1的转速过快或者过慢，进一步避免了由于连续相以及分散相的液滴流速较大引起周围的连续相返混。

在本申请的一个实施例中，优选地，如图5和图6所示，塔体4的内壁上设置有固定环5，且固定环5上开设有通孔。

在该实施例中，固定环5设置在塔体4的内壁上，并且本实施例中设置的固定环5的内径小于现有技术中萃取塔的固定环的内径，并且本实施例中的固定环5上设置有通孔，在其内侧的环形区域内形成开孔区501，能够有效降低级间的返混情况，又不会削弱级间传质，有利于降低塔体4的整体高度。

在本申请的一个实施例中，优选地，如图5所示，塔体4包括第一沉降段401、第二沉降段403以及精制段402，精制段402设置在第一沉降段401和第二沉降段403之间；第一沉降段401的侧壁上设置有重相入口4011以及轻相出口4012；第二沉降段403的侧壁上设置有轻相入口4031以及重相出口4032；固定环5的数量为多个，多个固定环5沿竖直方向顺次间隔排布在精制段402的内壁上，且任意两个相邻固定环5之间均形成有萃取室，每个萃取室内均对应设置有轮盘组件。

在该实施例中，固定环5以及轮盘组件均设置在精制段402中，经第一沉降段401上的重相入口4011通入塔体4内的重相与经第二沉降段403上的轻相入口4031通入塔体4内部的轻相在离心力的作用下在精制段402内进行混合，以完成萃取操作，萃取结束后，成品轻相从第一沉降段401的轻相出口4012流出，对其进行回收即可，成品重相从第二沉降段403的重相出口4032流出，对其进行回收即可。且由于第一沉降段401与精制段402最上方的萃取室之间具有一定的距离，第二沉降段403与精制段402的最下方萃取室之间具有一定的距离，使得成品轻相和成品重相两相能够分别在第一沉降段401、第二沉降段403内进行一定程度的澄清后再流出塔体4。

其中，第一沉降段401设置在精制段402的上方，第二沉降段403设置在精制段402的下方。

在本申请的一个实施例中，优选地，如图5所示，在每个萃取室内，从轮盘组件向上方排出的萃取工质的相比从轮盘组件下方排出的萃取工质的相轻，且萃取完成的成品轻相从最上方一个萃取室内经轻相出口4012流出，萃取完成的成品重相从最下方一个萃取室内经重相出口4032流出。

在该实施例中，轻相和重相两相在萃取室内由于离心力的作用相塔体4的内壁方向流动，到达塔体4的内壁后上下两路折回，期间进一步传质，并且分散相相聚形成较大液滴，有利于抑制分散相轴间返混，在两相的密度差的作用下，上下两路折回的两相流体流经相邻萃取室内的固定环5的开孔区501进入相邻萃取室内，与相邻萃取室内的两相流体进行混合，完成级间传质。萃取结束后，萃取工作结束后，最终的成品轻相从轻相出口4012流出，成品重相从重相出口4032流出。

下面，结合一个具体实施例来说明本申请提供的轮盘组件及萃取塔的效果。

在塔径为150mm的轮盘-填料复合塔(及本申请提供的萃取塔)内进行了传质实验。实验选用了磷酸55％(质量)和含20％(体积)煤油的tbp萃取剂，分别从塔顶和塔底进入萃取塔。精制段由固定环分隔成7个萃取室，单萃取室高80mm。实验所用的轮盘-填料复合塔塔体材质为有机玻璃，轮盘和固定环用316l不锈钢材质制作。固定环开孔区开孔直径为3mm。切割构件为金属丝网填料，空隙率为95％。轮盘安装在直径为10mm的转轴上。塔的部分结构参数见表1。

表1萃取塔部分结构参数

各种操作条件下轮盘-填料复合塔的传质效率(即本申请提供的萃取塔的传质效率b)和普通萃取塔的传质效率对比如图7所示，详细数据见表2。

实验结果表明，在相同操作条件下，轮盘-填料复合塔的传质效率明显高于传统的普通转盘塔，萃取率k提高了10～16％。

表2转速对萃取率的影响

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。