一种在线可调本级回流型离心萃取机及其调节方法
【技术领域】
[0001]本发明属于溶剂萃取领域，具体涉及一种在线可调本级回流型离心萃取机及其调节方法。
【背景技术】
[0002]用溶剂从液体混合物中提取其中某种组分的操作称为液/液萃取。
[0003]离心萃取机是一种快速、高效的液-液萃取(溶剂萃取)设备，它是利用离心力实现液液两相的萃取和分离，可以实现液液两相混合、传质、反应、萃取、洗涤、分离等多种功能。可广泛用于湿法冶金、废水处理、生物、制药、石油化工、化工、香料、染料、原子能等多种领域。
[0004]如图1所不，常规的离心萃取机包括上壳体4和下壳体5，下壳体5中设置有转鼓3，且下壳体5与转鼓3之间设置有环形间隙51，主轴2自上而下穿过上壳体4和下壳体5并带动转鼓3转动；下壳体5的两侧分别与重相进液管8和轻相进液管7联通，转鼓3的上侧设置有重相积液腔82和轻相积液腔72，上壳体4中分别设置有与重相积液腔82连通的重相收集腔84和与轻相积液腔72连通的轻相收集腔74，所述上壳体4的两侧分别设置有与重相收集腔84连通的重相出液管85和与轻相收集腔74连通的轻相出液管75。工作时轻、重两相从其各自进液管进入萃取机内部，由下壳体5与转鼓3之间的环形间隙51向下流动，通过转鼓3底部的入口进入转鼓3内部，由主轴2驱动旋转的转鼓3产生离心力，将密度不同的两相液体分开，达到分离的目的。分开后的两相液体通过不同的流道进入各自的收集腔，由各自的出液管流出。
[0005]离心萃取机一般适合轻、重两相流比在1:20以内的工况，在该流比范围内，离心萃取机可以通过调整转速、重相堰板或增加萃取级数等方式加以调节，以便获得质量较好的产品和较高的萃取效率。目前，在湿法冶金、稀土提取和纯化、核燃料提取、化工等领域，因为工艺需要，经常出现大流比萃取工艺，其轻、重两相流比一般在1:30以上，甚至超过l:50o在大流比情况下，离心萃取机中的某相流量非常小，浓度低，相平衡非常不稳定而且极容易波动，相接触面小，萃取出的产品浓度很低，质量较差，萃取效率低。尤其在湿法冶金、稀土提取领域，萃取级数一般在几百、甚至上千级以上，一旦出现相平衡破坏或者生产过程不平稳，将会使几百或上千级的萃取过程全部重来，产品甚至遭受破坏，再次建立相平衡的周期非常长，经济损失非常巨大。
[0006]所以，在大流比工艺领域，离心萃取机一般就得不到应用，用户不得不采用效率低下的、劳动强度高、利用重力实现静态分层的萃取槽、萃取箱或萃取塔，严重阻碍了离心萃取机的推广应用。
【发明内容】
[0007]针对上述现有技术中的不足之处，本发明要解决的技术问题之一是提供一种能够在大流比工况下稳定运行的在线可调本级回流型离心萃取机。本发明中的离心萃取机不但适用于大流比工况，而且提高了相系浓度，萃取过程平稳，产品质量好，萃取效率高，结构简单，极大地扩大了离心萃取机的应用范围。
[0008]为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现:
[0009]一种在线可调本级回流型离心萃取机，本离心萃取机包括上壳体和下壳体，所述上壳体和下壳体围成的空腔中设置有由主轴驱动的分离用转鼓；所述上壳体中设有依次将转鼓分离出的重相导出至重相出液管的重相积液腔和重相收集腔，还设有将转鼓分离出的轻相导出至轻相出液管的轻相积液腔和轻相收集腔；所述下壳体的两侧分别与重相进液管和轻相进液管连通；所述轻相积液腔、轻相收集腔与轻相出液管顺次连通构成轻相收集装置，所述重相积液腔、重相收集腔与重相出液管顺次连通构成重相收集装置；本离心萃取机还包括使重相收集装置与重相进液管连通的重相本级回流装置和/或使轻相收集装置与轻相进液管连通的轻相本级回流装置。
[0010]优选的，当设置有重相本级回流装置时，所述重相本级回流装置包括重相引流管，所述重相引流管的上端进口与重相收集腔内靠近重相进液管一侧的液位最低处连通，重相引流管的下端出口与重相进液管连通，所述重相引流管上设置有重相引流调节阀；
[0011]当设置有轻相本级回流装置时，所述轻相本级回流装置包括轻相引流管，所述轻相引流管的上端进口与轻相收集腔内靠近轻相进液管一侧的液位最低处连通，轻相引流管的下端出口与轻相进液管连通，所述轻相引流管上设置有轻相引流调节阀。
[0012]进一步的，所述重相本级回流装置还包括回流用重相出液管，所述回流用重相出液管的进口插入所述重相出液管的管底处，所述重相出液管的重相出口处设置有重相截止阀，所述回流用重相出液管的出口处设置有回流用重相截止阀；所述回流用重相出液管的插入重相出液管的管身上设置有重相进液口，所述重相进液口与重相出液管中的出液方向相对设置，且所述重相进液口的最底部与所述重相出液管内壁的最底部之间设有高差。
[0013]更进一步的，所述回流用重相出液管通过盘根密封装置紧固在重相出液管的底部，所述盘根密封装置包括用于紧紧缠绕在回流用重相出液管外壁上的软盘根密封，还包括螺纹副，所述螺纹副处于锁紧以压紧所述软盘根密封和紧固回流用重相出液管或松开以调节重相进液口最底部与所述重相出液管内壁的最底部之间的高差两种状态。
[0014]优选的，所述轻相本级回流装置还包括回流用轻相出液管，所述回流用轻相出液管的进口插入所述轻相出液管的管底处，所述轻相出液管的轻相出口处设置有轻相截止阀，所述回流用轻相出液管的出口处设置有回流用轻相截止阀；所述回流用轻相出液管的插入轻相出液管的管身上设置有轻相进液口，所述轻相进液口与轻相出液管中的出液方向相对设置，且所述轻相进液口的最底部与所述轻相出液管内壁的最底部之间设有高差。
[0015]进一步的，所述回流用轻相出液管通过盘根密封装置紧固在轻相出液管的底部，所述盘根密封装置包括用于紧紧缠绕在回流用轻相出液管外壁上的软盘根密封，还包括螺纹副，所述螺纹副处于锁紧以压紧所述软盘根密封和紧固回流用轻相出液管或松开以调节轻相进液口最底部与所述轻相出液管内壁的最底部之间的高差两种状态。
[0016]优选的，本离心萃取机中还设置有将下壳体包覆在其中的夹套，所述夹套的底部设置热源或冷媒的进口，上部设置热源或冷媒的出口。
[0017]优选的，所述重相进液管和轻相进液管沿下壳体的圆柱面切线方向设置，且重相进液管和轻相进液管相互错开，重相进液管和轻相进液管的设置位置使得料液顺着下壳体中的转鼓的旋转方向进入萃取机内部；所述重相出液管、轻相出液管沿下壳体的圆柱面切线方向设置，且重相出液管、轻相出液管相互错开，重相出液管、轻相出液管的设置位置使得出料顺着下壳体中的转鼓的旋转方向甩出萃取机。
[0018]优选的，当离心萃取机中同时设置有重相本级回流装置和轻相本级回流装置，所述重相进液管和轻相进液管的进口处均设置有三通管，离心萃取机的重相进液管的三通管的主管口与相邻离心萃取机的重相出液管的出口连通，重相进液管的三通管的旁管口与相邻离心萃取机的回流用重相出液管的出口连通；离心萃取机的轻相进液管的三通管的主管口与相邻离心萃取机的轻相出液管的出口连通，轻相进液管的三通管的旁管口与相邻离心萃取机的回流用轻相出液管的出口连通。
[0019]本发明的另一个要解决的技术问题是提供一种基于上述结构的离心萃取机的调节方法，本调节方法采用了如下技术方案:
[0020]当离心萃取机中同时设置有重相本级回流装置和轻相本级回流装置，且当出现大流比萃取工况时，调节方法如下:
[0021]若重相流量较小，打开重相引流管上的重相引流调节阀，打开回流用重相出液管上的回流用重相截止阀，关闭重相出液管上的重相截止阀，调节重相进液口的最底部与所述重相出液管内壁的最底部之间的高差，以及调节重相引流调节阀的开启大小以调节流量，使离心萃取机内部的两相流比逐渐稳定在1:4?1:5 ;
[0022]若轻相流量较小，打开轻相引流