专利名称：将混成分散系的液－液萃取两种溶液可控地导入分离部的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将在混合单元中混合成为分散系的液-液萃取溶液从混合单元进一步导入分离部的方法。本发明还涉及一种实现此方法的设备。如何将分散系导入分离部的方法实际上会影响整个分离部的流场及其可控性。本发明的方法和设备的目的是增强溶液的强化分离，其方法是通过所使用的装置使分散系液流在侧向方向上排列定向、减弱并均匀化，并且使水平和垂直注入方向同等重要，以及降低从分离部一侧对分散系注入的反压。
本发明还使构造很大的大型萃取装置成为可能，其总流量可高达5,000-6,000 m3/h，而采用通常的技术可以处理的最大流量是3,000m3/h。至于分离部中的注入装置，一直很难过渡到更大的流量，因为除了需要更大的总流量容积外，混合单元的底部也总是必须制作得更低，从而距离分离部底部水平面就更远。这是因为混合器的设计是根据给定的溶液延迟时间，而分离部则分别是根据给定的相对表面积分离能力设计的。在总流量很大的情况下，这意味着混合单元的底部比分离部的底部要低2-5m。
根据本发明，如今可以利用如上所述的混合单元和分离单元的差别，通过改进分离单元中分散系注入到分离部时两种分开的溶液所形成的分散系的取向而分离为两种不同的相。本发明的装置与FI 935393号专利申请书中所介绍的方法和设备是相容的。这样，在上述申请书和本申请书中所描述的注入装置不要求混合单元分成为数个顺序连接的区域以便使它们的底部水平面互相接近或者与分离部的底部水平面处于同一水平面。在大多数情况下，在通常的萃取系统中分散系作为表面流从混合单元的侧面水平地导入分离部，结果成为分离部纵长方向上的强流而进入分离部。在分离部中部出现的强表面流阻碍分散系在液流的整个横向区上均匀分布。
根据FI 935393号专利申请书，排出混合单元分散系是沿着沉降槽的高度发生的，在这种情况下是通过使液流垂直指向得到这一优点的，而分散系可以经过重力减弱导入分离部。在上述FI申请书中所描述的设备中，最后一个混合器设置于沉降槽的纵轴上，且混合器和沉降槽之间的竖管是一个直通管道，所以它与混合器的混合方向垂直，其大小与整个混合器相等，而其宽度大约为混合器直径的一半。
特别是在处理大溶液流量的萃取装置中，管道的长度决定于混合器配置要求。为了使沉淀溶液的传输距离尽可能地短，最好是在每一萃取步骤中，将混合单元的第一个装置，即泵单元，定位于混合单元的角部。另一方面的目的是得到一个紧凑的混合单元，在此紧凑的混合单元中由混合单元的一个装置流到另一个装置的分散系的传输距离应该保持尽可能地短，于是各相不会有时间在传输管路中分离。当然最好是分散系可以在它从混合器流出之后立刻借助竖管转向并从而成为与分离部的纵轴平行，但是由于上述原因最后一个混合器并非总是能配置于分离部的中心线上；在这种情况下分散系液流必须对准并指向沉降槽的中心线，尽管最后一个混合器的位置从该中心线偏移。
本发明涉及一种在如下条件下将分散系从混合器导入分离部的方法和设备，即由混合单元以相对分离单元的纵轴呈非对称形式排出的分散系液流在送入分离单元之前转向并排列定向成对称形式。为了使分散系液流转向，混合单元中的最后一个混合器中设置有液流转向部件。从最后一个混合器出发，分散系首先借助设置在与混合器的底部水平面同一水平面上的水平分散系管道导入一个与上述管道连接的分散系竖管并实质上垂直向上升高。该竖管位于分离部的纵轴上，因而从混合器通往竖管的分散系管道与分离部的纵轴形成一个角度，此角度的大小为0-60°。于是根据本发明，就可借助设置在最后一个混合器中的液流导流片和借助液流转向分散系管道使分散系液流的方向转向而成为与分离部的纵轴对称。然后，分散系沿着分离部的整个宽度从竖管开口被导向分离部的前端，而该竖管还最好是朝向分离部扩张并且其底部朝向分离部升高。根据另一最佳实施例，竖管位于分离部前端下面，而分散系则导入分离部的底部。本发明的主要新特征由所附的权利要求书可以得到充分了解。
下面参考附图对本发明进行更为详细的描述，附图中
图1是混合单元和分离部前端的顶视图；图2是分散系注入装置的顶视详图；图3是本发明的一优选实施例的顶视示意图；图4是图3实施例的侧视图；而图5示出图4的细部。
图1表示由混合单元1和分离部，即沉降槽2构成的萃取步骤。在此情况下混合单元的一部分包括一个泵单元3和一个混合器4，以及所需溶液和分散系传输管道，对它们未进行更详细的描述。当然很明显混合器的数目可以变化。在沉降槽2(此处只示出其前端)中设置有数个格筛5、6和7，用于使分散系在沉降槽的整个横向区域上均匀分布。
由图1和图2可见，混合器4不是位于与沉降槽2的流向平行的纵轴8之上，因此在将分散系注入沉降槽之前必须使之重新定向。为了能够灵活地将分散系的流向从混合器的旋转方向改变为沉降槽的纵向方向，混合器设置有垂直液流导流片9用来使分散系转向进入所要求的方向。特别是当从旋转方向观察时，紧随导入分散系管道10的孔隙后面液流导流片是极其重要的。
从混合单元的最后一个混合器4出来的分散系通过与混合器形成一个角度的分散系管道10接着进行传输。管道与沉降槽的纵轴形成0-60°的角度，此角度的大小取决于混合器的位置。借助液流导流片9和分散系管道10可以使分散系液流转向，从而，比如在图1和图2的情况下(可设想沉降槽中的分散系液流受到强力作用转向侧方，在此处为转向左方)，可使之直接排列定向为与沉降槽的纵轴平行。
从分散系管道10出来的分散系接着在垂直方向上升高，并通过位于沉降槽纵轴之上的圆柱形竖管11到达沉降槽2。竖管对着沉降槽的那个边缘，即其前缘12，对沉降槽的前部13开放并且进一步向沉降槽扩张。竖管的前缘朝着沉降槽相对水平面升高一个角度0-60°，最好是25-35°。
分散系管道和竖管设计成使分散系的流速大约为0.2-0.7 m/s。为了消除沉降槽中分离出的较重的水溶液所造成的反压，竖管对着沉降槽的那个边缘必须升高到比沉降槽的底部为高，以使分散系液流一定流过一个小的门限口。否则分散系会从整个高度上流入沉降槽。门限口的高度是分离部的液体高度的0.15-0.5倍。
图3示出根据本发明的另一装置的原理图，其中竖管位于沉降槽的入口端13的下面。图3示出的装置中的垂直竖管位于沉降槽前端的中心线8之上，从而为分散系进入沉降槽提供了一个宽而平的前端。输入液流可以借助重力使之停止，因为溶液进入分离部是从下面进入。
图4示出门限口14，通过此门限口分散系流入沉降槽。图5示出门限口可进一步设置有孔隙15以便使分散系更为均匀。通过设置在圆柱形孔隙中的数目和尺寸可以使分散系的分布进一步得到最大的均匀性，但是此分布必须与格筛的工作相容。
除了上述的优点之外，根据本发明的装置还有一个优点，就是通过采用上述的方法和设备可以很容易在传输状态下使以液滴形式的水溶液存在于作为连续溶液的有机溶液中的分散系得到保持。
权利要求
1．一种将在液-液萃取混合单元中生成的两相分散系由混合单元对称地导入分离部的方法，其特征在于，混合单元的最后一个混合器的设置与分离部的纵轴为非对称，在此种情况下为使分散系的方向排列定向为平行于分离部的纵轴利用了最后一个混合器中的液流转向部件和设置成混合器底部高度的分散系管道，分散系由混合单元排出到该分散系管道，然后分散系由该管道导向位于分离部纵轴上的竖管，在该竖管中分散系液流转向上方并被对称地排入分离部。
2．如权利要求1的方法，其特征在于，排入分离部的分散系液流的底部边缘，相对分离部的底部是位于分离部的液面高度的0.15-0.5倍的高度上。
3．如权利要求1的方法，其特征在于，分散系管道与分离部的纵轴形成一个0-60°的角度。
4．如权利要求1的方法，其特征在于，分散系液流排入分离部的入口端。
5．如权利要求1的方法，其特征在于，分散系液流由分离部入口段的下面排入分离部。
6．一种将在液-液萃取混合单元(1)中生成的两相分散系由最后的一个混合器(4)对称地导入沉降槽(2)的设备，其特征在于，混合单元(1)的最后一个混合器(4)的位置与沉降槽的的纵轴(8)为非对称，具有液流导流片(9)，并且混合器(4)设置在与分散系管道(9)基本上是水平连接的底部之上，该分散系管道与沉降槽的纵轴形成0-60°的角度，上述分散系管道(9)另一端与朝着沉降槽(2)开放的基本上是垂直的分散系竖管(10)连接。
7．如权利要求6的设备，其特征在于，分散系竖管(11)具有一个从沉降槽的底部向上升起的门限口(14)，上述门限口的高度为沉降槽中的液面高度的0.15-0.5倍
8．如权利要求6的设备，其特征在于，分散系竖管的前缘(12)朝向沉降槽的入口端(13)开口。
9．如权利要求8的设备，其特征在于，分散系竖管的前缘(12)朝向沉降槽(2)扩张。
10．如权利要求8的设备，其特征在于，分散系竖管的前缘(12)相对沉降槽的入口端(13)以0-60°的角度扩张。
11．如权利要求6的设备，其特征在于，竖管(11)朝向沉降槽的入口端(13)的底部开放。
12．如权利要求11的设备，其特征在于，竖管的门限口(14)上设置有缝隙(15)。
全文摘要
本发明的方法和设备涉及将在液－液萃取混合单元(1)中生成的两相分散系由混合单元导入分离部(2),其中由混合单元相对分离部呈非对称形式排出的分散系的流向转向而成为相对分离部的对称形式。在混合单元的最后一个混合器(4)中,分散系流由液流转向部件(9)转向与分离部的纵轴平行,分散系液流在混合器底部的高度上从混合单元排出并导向平行于分离部纵轴的竖管(11),在该竖管中分散系液流转向上方并被对称地排入分离部。
文档编号B01D11/04GK1218418SQ97194456
公开日1999年6月2日 申请日期1997年4月29日 优先权日1996年5月7日
发明者布鲁尔·内曼, 洛诺·莉利亚, 斯提格·E·霍尔托尔姆, 尤哈尼·吕拉, 拉伊莫·库西斯托, 彼德里·泰帕莱, 提莫·萨伦帕 申请人:奥托昆普技术公司