一种负载钼TFA有机相的反萃取设备及方法与流程

本发明属于反萃取领域，具体涉及一种负载钼tfa有机相的反萃取设备及方法。

背景技术：

目前tfa萃取提钼的的工艺过程中，含钼有机相制备钼酸铵晶体工艺是以氨水为反萃取剂，经4级或更多级数的逆流反萃取得到钼酸铵与氨水的混合溶液和贫有机相，经净化除杂、硫酸中和后，控制ph≈2，析出钼酸铵晶体，固液分离后，得到晶体和母液，晶体即为钼酸铵产品，母液和贫有机相分别返回萃取回用。

该现行的钼反萃取工艺设备存在以下几个问题：

1)试剂消耗多。

多级逆流过程，反萃取所得贫有机相的流出位置与反萃取剂浓氨水的加入位置同为反萃取设备的一端，由于两相密度接近，贫有机相夹带反萃取剂浓氨水，造成氨的损失；进一步夹带氨水的有机相转型时要消耗额外的酸进行中和。该工艺以浓度≈20％(w/w)为反萃取剂，其密度d＝0.9229，与有机相密度较接近，油水两相分层困难，相互夹带严重，贫有机相所夹带的氨水在返回萃取工序时要消耗大量的硫酸来转型，增大了硫酸消耗。假设有机相夹带量为3％，由于两相流比大约为10:1左右，反萃取剂夹带损失量将达到30％。

2)多级逆流过程容易造成乳化或者生成界面污物。

负载钼的有机相除了萃取了钼之外，还可能萃硅、锆、砷、铝、铁、铀…等杂质元素。这些杂质元素量一般含量非常低。在反萃取过程，ph较低情况下，这些杂质元素的影响有限，而如果ph较高情况下，杂质元素就会水解并超出体系的容限范围，产生大量的界面污物。而一旦形成了界面污物或者产生了固体，就难以再逆向反应溶解到溶液中。多级逆流过程反萃取剂的加入端ph显著高于最终反萃取液的ph值，杂质容易水解并致使系统产生大量的界面污物。

3)断流现象时常发生，各级运行酸碱平衡极易破坏。

含钼有机相的反萃取实际上是酸碱中和反应，是混合澄清器首级中氨水与有机相中酸不停的中和过程，二者的流比qa/qo≈0.1，水相流量较低，界面波动时级间水相容易出现断流，首级反萃取液钼浓度升高，并且酸度提高，钼酸铵将沉淀析出，产生乳化，使萃取操作难以进行。

4)反应终点不易控制。

反萃取剂的加入位置为反萃取末级，而反应的终点控制依据为首级反萃取液ph为8-11。由于流比小，水相存留分数大，根据首级反萃取液ph调节末级反萃取剂流量时，信号严重滞后，使得反萃取终点不易控制。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种新的含钼有机相的反萃取设备，通过该设备以及相应的工艺过程，实现负载钼有机相的反萃取，提高末级两相密度差提高了分相效果，减少了两相间相互夹带，降低了贫有机相夹带液中的碱液浓度，减少了贫有机相转型过程中硫酸的消耗，避免了级界面波动造成的各种问题。

本发明的技术方案如下：一种负载钼tfa有机相的反萃取设备，包括反萃取段和洗涤段；

所述的反萃取段，包括一级一段混合室、一级二段混合室、……、一级n1段混合室、段间隔板、混合相出口、反萃取澄清室、反萃取液出口、超稳界面控制装置i、预混合室、回流调节室、回流调节装置、回流管、水相通道i和搅拌桨；

所述的洗涤段，包括首级洗涤澄清室、……、n2级洗涤澄清室、有机相通道i有机相通道ii、一级洗涤混合室、……、n2级洗涤混合室、贫有机相出口、界面控制器、混合相出口及挡板i、混合相出口及挡板ii、超稳界面控制装置ii；

其中，各级之间采用级间隔板相隔，级间隔板上设置水相通道和有机相通道；每一级含有混合室和澄清室，混合室和澄清室之间设室间隔板和挡板，室间隔板上设混合相出口；

反萃取相邻的多段混合室之间设段间隔板，段间隔板采用双侧挡板-中间板开孔结构；每个混合室设搅拌桨；反萃取澄清室与回流调解室之间隔板底部开口；回流调解室和预混合室之间通过管道连接，管道在预混合室的开口设在搅拌桨下方，在回流调解室内管道上设回流调节装置；

预混合室与一级一段混合室通过回流管连接，回流管在预混合室的开口在侧壁，在一级一段混合室的开口在搅拌桨下方；每级澄清室的末端设界面控制装置；水相通道i和水相通道ii的一端通过界面控制装置分别与首级洗涤澄清室和n2级洗涤澄清室相连通，另一端开口在搅拌桨下方与前一级混合室相连；反萃取液出口通过超稳界面控制装置i与反萃取段澄清室相联通；贫有机相出口设置在n2级洗涤澄清室。

进一步的，所述的混合相出口，包括混合相出口及挡板i和混合相出口及挡板ii；所述的界面控制装置，包括超稳界面控制装置i和超稳界面控制装置ii；反萃取澄清室中的界面高度通过超稳界面控制装置i调节控制；首级洗涤澄清室中界面高度通过超稳界面控制装置ii调节控制；n2级洗涤混合室中的界面高度通过界面控制器控制。

进一步的，一级一段混合室设负载有机相入口，预混合室设反萃取剂入口，n2级洗涤混合室设洗涤剂入口。

进一步的，所述的n1≥2，n2≥1。

进一步的，所述的反萃取段，设有双ph控制，传感器设在回流调节室和预混合室的水相中。

一种负载钼tfa有机相的反萃取方法，使用本发明所述的设备，包括以下步骤：

第一步，将负载有机相连续泵入到一级一段混合室中，与通过回流管回流的水相混合；得到的混合相通过段间隔板，进入到一级二段混合室和一级n1段混合室中，控制各混合室的连续相，控制相比，完成单级多段混合；

第二步，混合相通过混合相出口进入到反萃取澄清室中，在反萃取澄清室中进行澄清分相；调节反萃取澄清室中的界面高度；

第三步，反萃取澄清室中的有机相通过有机相通道i进入到一级洗涤混合室中；

反萃取澄清室中的水相分成两部分，一部分作为反萃取液通过超稳界面控制装置i、反萃取液出口排放，一部分进入到回流调节室中；

第四步，回流调节室中的水相通过回流调节装置进入到预混合室，进入的量通过回流调节装置调节，控制ph；

第五步，新加反萃取剂连续泵入到预混合室中，调节反萃取剂泵流量，洗涤段的水相通过水相通道i进入到预混合室，3股水相在预混合室中混合；预混合室中的混合相通过回流管进入到一级一段混合室中，与新泵入的负载有机相混合；

第六步，进入到一级洗涤混合室中的有机相与通过水相通道ii进来的水相混合，经混合相出口及挡板i进入的首级洗涤澄清室中，在首级洗涤澄清室中分相，调节首级洗涤澄清室的界面高度。有机相进入n2级洗涤混合室，水相经超稳界面控制装置ii、水相通道i进入到预混合室；

第七步，n2级洗涤混合室中连续泵入洗涤剂，调节洗涤剂流量，洗涤剂与有机相混合，混合相进入到洗涤澄清室ii中，水相经过界面控制器进入到一级洗涤混合室中，有机相经贫有机相出口排出，为最终贫有机相。

进一步的，反萃取剂为液氨或者浓氨水；洗涤剂为纯水或者双氧水。

进一步的，一级一段混合室、一级二段混合室、……、一级n1段混合室、一级洗涤混合室、……、n2级洗涤混合室中，控制有机相连续。

进一步的，回流调节装置的调节根据一级一段混合室、一级二段混合室、……、一级n1段混合室中的相比进行，相比需要满足有机相连续要求。

进一步的，新加入反萃取剂的流量根据回流调节室中的ph进行调节，预混合室中的ph辅助调节；回流调节室中ph控制在8～11；通过流比控制反萃取液浓度，负载有机相流量与洗涤剂流量+反萃取剂流量比为qo/qa＝0.1～100；通过反萃取液浓度和反萃取剂流量，调节控制洗涤剂流量；反萃取温度为15～60℃。

本发明的显著效果在于：1)反萃取液钼浓度可由100g/l提高到～180g/l；2)贫有机相夹带至反萃取剂损失由30％降至1％以下；3)贫有机相夹带水相由氨水改变为纯水，节省了转型酸耗；4)首级氨气和含钼有机相可持续加入，首级反萃取液的ph可维持在8～11，使反萃取反应持续稳定进行，避免在末级加入氨水时，一旦级间水相断流，造成首级酸度过高析出钼酸铵沉淀，因此而造成的乳化现象；5)首级反萃取液钼浓度升高，提升了水相的密度，油水两相间密度差增大，有利于两相的分层；6)采用ph联合控制流量的方法，使反应状态更加稳定；7)采用预先混合的技术以及ph联合控制流量的技术，避免了局部ph过高杂质元素水解产生乳化物；8)采用超稳型界面控制装置，可以稳定控制界面；9)本发明对所有胺类萃取剂都适应。

附图说明

图1为设备内部立体结构图；

图2为设备内部结构图；

图3为反萃取工艺流程示意图；

图4为设备内溶液走向示意图；

图中：1.一级一段混合室、2.段间隔板、3.一级二段混合室、4.一级n1段混合室、5.混合相出口、6a.洗涤澄清室i、6b.洗涤澄清室ii、6c.反萃取澄清室、7.反萃取液出口、8a.有机相通道i、8b.有机相通道ii、9.一级洗涤混合室、10.贫有机相出口、11.界面控制器、12a.混合相出口及挡板i、12b.混合相出口及挡板ii、13.n2级洗涤混合室、14a.超稳界面控制装置i、14b.超稳界面控制装置ii、15.预混合室、16.回流调节室、17.回流调节装置、18.回流管、19a.水相通道i、19b.水相通道ii、20.搅拌桨。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明所述的一种负载钼tfa有机相的反萃取设备及方法作进一步详细说明。

如图1-4所示，一种负载钼tfa有机相的反萃取设备，包括反萃取段和洗涤段；

所述的反萃取段，包括一级一段混合室1、一级二段混合室3、……、一级n1段混合室4、段间隔板2、混合相出口5、反萃取澄清室6c、反萃取液出口7、超稳界面控制装置i14a、预混合室15、回流调节室16、回流调节装置17、回流管18、水相通道i19a和搅拌桨20；

所述的洗涤段，包括首级洗涤澄清室6a、……、n2级洗涤澄清室6b、有机相通道i8a有机相通道ii8b、一级洗涤混合室9、……、n2级洗涤混合室13、贫有机相出口10、界面控制器11、混合相出口及挡板i12a、混合相出口及挡板ii12b、超稳界面控制装置ii14b；

其中，各级之间采用级间隔板相隔，级间隔板上设置水相通道和有机相通道；每一级含有混合室和澄清室，混合室和澄清室之间设室间隔板和挡板，室间隔板上设混合相出口5；

反萃取相邻的多段混合室之间设段间隔板2，段间隔板2采用双侧挡板-中间板开孔结构；每个混合室设搅拌桨20；反萃取澄清室6c与回流调解室16之间隔板底部开口；回流调解室16和预混合室15之间通过管道连接，管道在预混合室15的开口设在搅拌桨下方，在回流调解室16内管道上设回流调节装置17；

预混合室15与一级一段混合室1通过回流管18连接，回流管18在预混合室15的开口在侧壁，在一级一段混合室1的开口在搅拌桨20下方；每级澄清室的末端设界面控制装置11；水相通道i19a和水相通道ii19b的一端通过界面控制装置分别与首级洗涤澄清室6a和n2级洗涤澄清室6b相连通，另一端开口在搅拌桨20下方与前一级混合室相连；反萃取液出口7通过超稳界面控制装置i14a与反萃取段澄清室6c相联通；贫有机相出口10设置在n2级洗涤澄清室6b。

进一步的，所述的混合相出口5，包括混合相出口及挡板i12a和混合相出口及挡板ii12b；所述的界面控制装置11，包括超稳界面控制装置i14a和超稳界面控制装置ii14b；反萃取澄清室6c中的界面高度通过超稳界面控制装置i14a调节控制；首级洗涤澄清室6a中界面高度通过超稳界面控制装置ii14b调节控制；n2级洗涤混合室13中的界面高度通过界面控制器11控制。

进一步的，一级一段混合室1设负载有机相入口，预混合室15设反萃取剂入口，n2级洗涤混合室13设洗涤剂入口。

进一步的，所述的n1≥2，n2≥1。

进一步的，所述的反萃取段，设有双ph控制，传感器设在回流调节室16和预混合室15的水相中。

一种负载钼tfa有机相的反萃取方法，使用本发明所述的设备，包括以下步骤：

第一步，将负载有机相连续泵入到一级一段混合室1中，与通过回流管18回流的水相混合；得到的混合相通过段间隔板2，进入到一级二段混合室3和一级n1段混合室4中，控制各混合室的连续相，控制相比，完成单级多段混合；

第二步，混合相通过混合相出口5进入到反萃取澄清室6c中，在反萃取澄清室6c中进行澄清分相；调节反萃取澄清室6c中的界面高度；

第三步，反萃取澄清室6c中的有机相通过有机相通道i8a进入到一级洗涤混合室9中；

反萃取澄清室6c中的水相分成两部分，一部分作为反萃取液通过超稳界面控制装置i14a、反萃取液出口7排放，一部分进入到回流调节室16中；

第四步，回流调节室16中的水相通过回流调节装置17进入到预混合室15，进入的量通过回流调节装置17调节，控制ph；

第五步，新加反萃取剂连续泵入到预混合室15中，调节反萃取剂泵流量，洗涤段的水相通过水相通道i19a进入到预混合室15，3股水相在预混合室15中混合；预混合室15中的混合相通过回流管18进入到一级一段混合室1中，与新泵入的负载有机相混合；

第六步，进入到一级洗涤混合室9中的有机相与通过水相通道ii19b进来的水相混合，经12a进入的首级洗涤澄清室6a中，在首级洗涤澄清室6a中分相，调节首级洗涤澄清室6a的界面高度。有机相进入n2级洗涤混合室13，水相经超稳界面控制装置ii14b、水相通道i19a进入到预混合室15；

第七步，n2级洗涤混合室13中连续泵入洗涤剂，调节洗涤剂流量，洗涤剂与有机相混合，混合相进入到6b中，水相经过界面控制器11进入到一级洗涤混合室9中，有机相经贫有机相出口10排出，为最终贫有机相。

进一步的，反萃取剂为液氨或者浓氨水；洗涤剂为纯水或者双氧水。

进一步的，一级一段混合室1、一级二段混合室3、……、一级n1段混合室4、一级洗涤混合室9、……、n2级洗涤混合室13中，控制有机相连续。

进一步的，回流调节装置17的调节根据一级一段混合室1、一级二段混合室3、……、一级n1段混合室4中的相比进行，相比需要满足有机相连续要求。

进一步的，新加入反萃取剂的流量根据回流调节室16中的ph进行调节，预混合室15中的ph辅助调节；回流调节室16中ph控制在8～11；通过流比控制反萃取液浓度，负载有机相流量与洗涤剂流量+反萃取剂流量比为qo/qa＝0.1～100；通过反萃取液浓度和反萃取剂流量，调节控制洗涤剂流量；反萃取温度为15～60℃。

发明的设备特点

设备为槽式反萃取设备，由反萃取-洗涤两部分有机组合而成，反萃取采用单级反应过程，洗涤部分为单级或多级逆流过程。反萃取剂采用高浓度的氨水或者液氨，采用纯净水作为洗涤剂。氨水或者液氨的浓度与洗涤剂的流量互相匹配。

单级多段技术。单级反萃取混合室由连续多段构成(段数为n1)，段间为双层挡板型通道。负载钼有机相从第1段混合室加入。

降低夹带损失技术。洗涤为多级逆流过程(级数为n2)。反萃取后有机相进入到洗涤槽首级，洗级从末级混合室加入。洗涤剂采用纯水，控制有机相为连续相。

预混合技术。设备设预混合室。预混合室通过特殊结构与洗涤槽首级澄清室水相、反萃取澄清室水相相连，回流水相、洗液进入到预混合室，高浓度反萃取剂从预混合室加入，预混合后的水相通过通道进入到反萃取首段混合室。

超稳界面控制技术。采用水中堰—重力腿双控型超稳界面控制法对水相界面进行控制。

回流控制技术。反萃取澄清槽内水相通过回流调节室、进入预混合室，预混合后回流进入反萃取首段混合室。回流通道设置回流调节装置，控制回流水相流量。操作过程，调节回流量大小，控制有机相连续，ph稳定控制技术。回流调节室和预混合室设置ph传感器。对回流水相与预混合后ph值进行监控，辅助流量调节或者反馈进料泵进行自动流量调节。

实例一：

混合室边长400mm，混合室与澄清室边比为1:3，4段(n1＝4)反萃取，2级(n2＝2)逆流洗涤。含钼三脂肪胺(7.5％tfa+15％tbp)煤油溶液，钼浓度10.0g/l，有机相流量为10l/min从反萃取首段混合室加入，洗剂流量为1l/min，从洗涤末级混合室加入。氨气从预混合室加入，调节氨气的加入量控制ph1＝10；调节回流调节装置，控制混合室内接触相比；调节界面控制装置，控制界面稳定；调节搅拌桨转速，控制合适的搅拌强度。反应温度为25℃。可得到钼浓度为100g/l的反萃取液；贫有机相钼浓度为25mg/l。

实例二：

混合室边长500mm，混合室与澄清室边比为1:2，4段(n1＝3)反萃取，3级(n2＝3)逆流洗涤。含钼三脂肪胺(7.5％tfa+15％tbp)煤油溶液，钼浓度10.0g/l，有机相流量为20l/min从反萃取首段混合室加入，洗剂流量为1l/min，从洗涤末级混合室加入。浓氨水从预混合室加入，浓氨水的流量大致为1l/min，微调浓氨水的加入量控制ph1＝10.5；调节回流调节装置，控制混合室内接触相比；调节界面控制装置，控制界面稳定；调节搅拌桨转速，控制合适的搅拌强度。反应温度为28℃。可得到钼浓度为100g/l的反萃取液；贫有机相钼浓度为50mg/l。

实例三：

混合室边长400mm，混合室与澄清室边比为1:3，4段(n1＝4)反萃取，4级(n2＝4)逆流洗涤。含钼三脂肪胺(7.5％tfa+15％tbp)煤油溶液，钼浓度10.0g/l，有机相流量为13l/min从反萃取首段混合室加入，洗剂流量为1l/min，从洗涤末级混合室加入。氨气从预混合室加入，调节氨气的加入量控制ph1＝10.8；调节回流调节装置，控制混合室内接触相比；调节界面控制装置，控制界面稳定；调节搅拌桨转速，控制合适的搅拌强度。反应温度为25℃。可得到钼浓度为130g/l的反萃取液；贫有机相钼浓度为25mg/l。

实例四：

混合室边长500mm，混合室与澄清室边比为1:3，4段(n1＝4)反萃取，3级(n2＝3)逆流洗涤。含钼三脂肪胺(7.5％tfa+15％tbp)煤油溶液，钼浓度10.0g/l，有机相流量为20l/min从反萃取首段混合室加入，洗剂流量为1l/min，从洗涤末级混合室加入。浓氨水从预混合室加入，浓氨水的流量大致为1l/min，微调浓氨水的加入量控制ph1＝10.5；调节回流调节装置，控制混合室内接触相比；调节界面控制装置，控制界面稳定；调节搅拌桨转速，控制合适的搅拌强度。反应温度为28℃。可得到钼浓度为100g/l的反萃取液；贫有机相钼浓度为50mg/l。