一种膜传质反应分离系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种膜传质反应分离系统，由纤维液膜接触器和连接在纤维液膜接触器底端的分离设备组成，其分离设备为一个旋液分离器，或者为至少二个旋液分离器通过管路串联，或并联，或串联与并联组合的方式形成的旋液分离器组。本实用新型采用了单个或多个旋液分离器，使得两相密度差可以为正值也可以为负值，扩展了应用范围；实现了两相快速分离且分离更彻底，提高了设备连续化运行效率，缩短了沉降分离时间，缩小分离设备尺寸。本实用新型可广泛用于石化、冶金、造纸、环保等行业的萃取、抽提、脱除等传质反应过程。
【专利说明】一种膜传质反应分离系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及膜传质反应设备，特别指一种可用于不相溶二相液体或气-液间的膜传质反应分离系统。
【背景技术】
[0002]纤维液膜强化传质反应器可广泛用于石化、冶金、造纸、环保等行业的液-液介质之间的萃取、抽提、脱除等传质反应过程。传统的纤维液膜传质反应器的反应机理和反应器造型基本一样，就是反应器内部构件存在一定差异，如US3977829、US3992156、US5904849、ZL02258985.6、ZL200620105959.2、ZL201220011683.7 等在先申请涉及的重点都是围绕纤维液膜的构件设计，而忽略了分离罐构件设计的重要性。而分离罐内两相快速分离并转移，直接影响着纤维液膜传质反应器的处理规模，设备连续化运行效率及运行周期长短，以及液膜中有价值物质的回收成本的高低。目前，纤维液膜传质反应器均采用沉降分离罐，要求形成液膜的物相必须比另一物相的密度大，限制了纤维液膜传质反应器的应用范围；并要求两物相在分离罐中保持一定的停留时间，不利于设备的连续化、长周期运行，从而影响了纤维液膜传质反应器的处理规模，且不能对两物相进一步分离。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是针对【背景技术】中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种快速分离、处理量大、连续运行效率高、运行周期长的膜传质反应分离系统。
[0004]本实用新型的技术方案是构造一种由纤维液膜接触器和连接在纤维液膜接触器底端的分离设备组成的膜传质反应分离系统，其分离设备为一个旋液分离器，或者为至少二个旋液分离器通过管路串联，或并联，或串联与并联组合的方式形成的旋液分离器组。
[0005]本实用新型的优点及有益效果:
[0006]本实用新型采用了单个或多个旋液分离器，使得两相密度差可以为正值也可以为负值，扩展了应用范围；实现了两相快速分离且分离更彻底，提高了设备连续化运行效率，缩短了沉降分离时间，缩小分离设备尺寸。本实用新型可广泛用于石化、冶金、造纸、环保等行业的萃取、抽提、脱除等传质反应过程。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本实用新型结构示意图。
[0008]图2是本实用新型旋液分离器结构示意图。
[0009]图3是本实用新型旋液分离器底流口与入口串联方式联接结构示意图。
[0010]图4是本实用新型旋液分离器溢流口与入口串联方式联接结构示意图。
[0011]图5是本实用新型旋液分离器并联方式联接结构示意图。
[0012]图6是本实用新型旋液分离器串联与并联组合方式中先并后串联接结构示意图。
[0013]图7是本实用新型旋液分离器串联与并联组合方式中先串后并联接结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]由图1至7可知，本实用新型由纤维液膜接触器I和连接在纤维液膜接触器I底端的分离设备2组成，其所述分离设备2为一个旋液分离器8，或者为至少二个旋液分离器8通过管路串联，或并联，或串联与并联组合的方式形成的旋液分离器组。
[0015]本实用新型所述的旋液分离器8包括圆筒10和连接在圆筒10底端的锥体12，其中圆筒10 —侧设置有入口 7与纤维液膜接触器I底端相连，圆筒10另一侧上部设置有轻相流出的溢流口 9，圆筒10内还设置有溢流出口管11，且溢流出口管11与溢流口 9相连；所述锥体12大口端与圆筒10连接成一体，小口端设重相流出的底流口 13。所述的纤维液膜接触器I顶端设第一相液体或气体进口 3，顶部一侧设第二相液体进口 4，纤维液膜接触器I内均匀分布有纤维丝6，纤维丝6上方接触器筒体内设置液相分布器5连接第二相液体进口 4 ;其中第二相液体进口 4接入的第二相液体经液相分布器5从上而下分布于每根纤维丝6上形成液膜，与通过第一相液体或气体进口 3接入的流经每根纤维丝6的第一相物流传质反应进入分离设备2内分离。所述的串联方式设置的分离设备2由至少二个旋液分离器8通过管路串联而成，第一个旋液分离器的入口与纤维液膜接触器底端相连，中间连接的下一个旋液分离器的入口依次与上一个旋液分离器的溢流口相连，且最后一个旋液分离器的溢流口接出轻相；或者下一个个旋液分离器的入口依次与上一个旋液分离器的底流口相连，且最后一个旋液分离器的底流口接出重相。所述的并联方式设置的分离设备2由至少二个旋液分离器8通过管路并联而成，各旋液分离器的入口均通过管路连接至纤维液膜接触器底端，各旋液分离器的溢流口分别接出轻相，各旋液分离器的底流口分别接出重相。所述的串联与并联组合方式的分离设备2包括至少三个旋液分离器8，各旋液分离器8为先串联后并联的组合方式，或者先并联后串联的组合方式，或者串联和并联反复组合的方式，其中串联连接中后一旋液分离器的入口连接前一旋液分离器的溢流口或底流口，并联连接中各旋液分离器的入口连接前一旋液分离器的同一流出口。
[0016]本实用新型由纤维液膜接触器和分离设备组合连接构成，所述纤维液膜接触器采用筒体结构，筒体的顶端设有第一相液体或气体进口，筒体顶部的一侧设有第二相液体进口，第二相液体进口与液相分布器相连，筒体的内部均匀分布纤维丝，筒体的底端与分离设备入口相连，所述分离设备采用一个旋液分离器、或多个旋液分离器串联、或多个旋液分离器并联、或多个旋液分离器串联和并联的组合。其中:旋液分离器包括入口、溢流口、圆筒、溢流出口管、锥体和底流口 ；多个旋液分离器串联是指前一个旋液分离器的溢流口或者底流口与后一个旋液分离器的入口相连；多个旋液分离器并联是指纤维液膜接触器底端的两相混合物流分成多股物流分别进入并联的各个旋液分离器的入口 ；多个旋液分离器串联和并联的组合是指多个悬液分离器的连接方式既有串联也有并联，且串联和并联的连接方式可以重复交替。
[0017]实施例1:
[0018]参照图1、2，系统整体由纤维液膜接触器I和分离设备2组合连接构成，纤维液膜接触器I采用筒体结构，筒体的顶端设有第一相液体或气体进口 3，筒体顶部的一侧设有第二相液体进口 4,第二相液体进口 4与液相分布器5相连,筒体的内部均勻分布纤维丝6,筒体的底端与分离设备2的入口 7相连；分离设备2采用一个旋液分离器8，旋液分离器8包括入口 7、溢流口 9、圆筒10、溢流出口管11、锥体12和底流口 13。
[0019]实施例2:
[0020]参照图3、4，纤维液膜接触器I与实施例1结构基本相同，分离设备2采用多个旋液分离器8串联；其中图3为旋液分离器8底流口与入口依次串联方式，图4为旋液分离器8溢流口与入口依次串联方式，亦可将图3、4串联方式结合即底流口与入口、溢流口与入口同时串联的两组串联方式。
[0021]实施例3:
[0022]参照图5，纤维液膜接触器I与实施例1结构基本相同，分离设备2采用多个旋液分离器8并联。
[0023]实施例4:
[0024]参照图6、7，纤维液膜接触器I与实施例1结构基本相同，分离设备2采用多个旋液分离器8串联和并联的组合；其中图6为先并联后串联的复合联接方式，图7为先串联后并联的复合联接方式。
[0025]本实用新型的工作过程为:第二相液体从第二相液体进口 4经液相分布器5流出，然后均匀分布在每根纤维丝6表面铺展成液膜；第一相物流经第一相液体或气体进口 3流出，在第二相液膜表面与第二相并流向下，两相流动速度的不同及两相之间的摩擦力，使得接触传质表面进一步增大，并得以不断更新，在此过程中发生两相之间的传质反应；两相流经纤维丝6的末端时，由于两相之间存在密度、与纤维丝亲和性的显著差异，两相在流进分离设备2即旋液分离器8的入口 7时存在明显分层。当分离设备2采用一个旋液分离器8时，重相经底流口 13流出，轻相经溢流口 9流出，如实施例1。当分离设备2采用多个旋液分离器串联时，重相从不与其它旋液分离器相连的底流口 13流出，轻相从不与其它旋液分离器相连的溢流口 9流出，如实施例2。当分离设备2采用多个旋液分离器并联时，重相从并联的各个旋液分离器相连的底流口 13流出，轻相从并联的各个旋液分离器相连的溢流口 9流出，如实施例3。当分离设备2采用多个旋液分离器串联和并联的组合时，重相从不与其它旋液分离器相连的底流口 13流出，轻相从不与其它旋液分离器相连的溢流口 9流出，如实施例4。
[0026]本实用新型所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行的描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
【权利要求】
1.一种膜传质反应分离系统，由纤维液膜接触器(I)和连接在纤维液膜接触器(I)底端的分离设备(2)组成，其特征在于所述分离设备(2)为一个旋液分离器(8)，或者为至少二个旋液分离器(8)通过管路串联，或并联，或串联与并联组合的方式形成的旋液分离器组。
2.根据权利要求1所述的膜传质反应分离系统，其特征在于所述的旋液分离器(8)包括圆筒(10)和连接在圆筒(10)底端的锥体(12)，其中圆筒(10) —侧设置有入口(7)与纤维液膜接触器(I)底端相连，圆筒(10)另一侧上部设置有轻相流出的溢流口(9)，圆筒(10)内还设置有溢流出口管(11)，且溢流出口管(11)与溢流口( 9 )相连；所述锥体(12 )大口端与圆筒(10)连接成一体，小口端设重相流出的底流口( 13)。
3.根据权利要求1所述的膜传质反应分离系统，其特征在于所述的纤维液膜接触器(I)顶端设第一相液体或气体进口(3)，顶部一侧设第二相液体进口(4)，纤维液膜接触器(I)内均匀分布有纤维丝￠)，纤维丝(6)上方接触器筒体内设置液相分布器(5)连接第二相液体进口(4);其中第二相液体进口(4)接入的第二相液体经液相分布器(5)从上而下分布于每根纤维丝(6)上形成液膜，与通过第一相液体或气体进口(3)接入的流经每根纤维丝(6)的第一相物流传质反应进入分离设备(2)内分离。
4.根据权利要求1或2所述的膜传质反应分离系统，其特征在于所述的串联方式设置的分离设备(2)由至少二个旋液分离器(8)通过管路串联而成，第一个旋液分离器的入口与纤维液膜接触器底端相连，中间连接的下一个旋液分离器的入口依次与上一个旋液分离器的溢流口相连，且最后一个旋液分离器的溢流口接出轻相；或者下一个个旋液分离器的入口依次与上一个旋液分离器的底流口相连，且最后一个旋液分离器的底流口接出重相。
5.根据权利要求1或2所述的膜传质反应分离系统，其特征在于所述的并联方式设置的分离设备(2)由至少二个旋液分离器(8)通过管路并联而成，各旋液分离器的入口均通过管路连接至纤维液膜接触器底端，各旋液分离器的溢流口分别接出轻相，各旋液分离器的底流口分别接出重相。
6.根据权利要求1或2所述的膜传质反应分离系统，其特征在于所述的串联与并联组合方式的分离设备(2)包括至少三个旋液分离器(8)，各旋液分离器(8)为先串联后并联的组合方式，或者先并联后串联的组合方式，或者串联和并联反复组合的方式，其中串联连接中后一旋液分离器的入口连接前一旋液分离器的溢流口或底流口，并联连接中各旋液分离器的入口连接前一旋液分离器的同一流出口。
【文档编号】B04B5/10GK203990553SQ201420344882
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】李华, 刘新国, 姚飞, 康之军, 屈叶青 申请人:湖南长岭石化科技开发有限公司