专利名称：液-液两相混合-分离的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于液-液两相混合-分离领域，涉及一种液-液两相混合-分离的 装置，该装置可用于湿法冶金、石油、化工、医药、食品、废水处理和核能等领域。
背景技术：
两相混合-分离是一种常用且重要的化工单元操作。工业上常用的设备有箱式设 备(包括传统的萃取釜、混合澄清槽)、塔式设备。混合澄清槽是依靠重力来实现两相分离的，由于其具有对相比、流速的变化适应 性较大，易于操作等优点而在工业上被广泛使用。但是其占地面积大，需要较大的厂房，所 以一次性投资较大。而且，由于混合澄清槽有很大的槽体积存量，其两相停留时间较长，这 对于热力学上或化学性质不稳定的物质的分离是一个致命的缺陷，也导致这种设备在某些 特殊场合(如需要快速分离或易乳化、难分离体系)难以适应，大大地限制了其使用范围， 同时，较长的两相停留时间和开、停车时间也造成了其分离效率低下，对工业生产产生不利 影响。塔式设备常用的是转盘塔、脉冲塔、萃取塔等。与混合澄清器相比，塔式设备有其 独特的优点，具有高空发展占地面积小，设备积存量少的特点，另外，它处理量大，密封性能 好，适用于高温高压大通量易燃易爆的环境。但是其设备较高，需要高的厂房，所以造价高； 此外，设备安装、液体输送要求也很高，易形成液泛且难于恢复正常；设备设计放大较困难， 需留较大的安全系数，不能充分发挥设备的效能，且对于无机械搅拌的萃取塔而言，还存在 传质效率低、处理能力小、不能适应两相流比很大的场合。另外，塔式设备在停车时会破坏 塔内的物料平衡，遇到经常停车和开车的操作时会很麻烦，因停车破坏了塔内的物料平衡， 浓度分配完全被打乱，再次开车又要重新建立物料平衡，浪费了时间和物料。因此，为了适应特殊的液-液分离场合，解决现有工业上两相混合-分离的难题， 本领域迫切需要开发出一种能够集混合-分离于一体，使两相混合充分，传质效率高；同时 减少设备所占面积和空间，特别适用于分离两相密度差较小、黏度大、易乳化的体系，或处 理由于时间长易失活性和易变性的物料的新型液-液两相混合-分离的装置。
实用新型内容本实用新型提供了一种新颖的液-液两相混合-分离的装置，能有效地解决当前 工业上液-液两相混合-分离设备投资大、传质效率低、处理能力小以及对某些特殊场合 (如需要快速分离或易乳化、难分离体系)难以适应等难题，提高了传质效率和分离能力， 降低了投资费用，且对某些特殊场合的分离提供了一种新的途径，从而解决了现有技术中 存在的问题。本实用新型提供了一种液-液两相混合-分离的装置，包括位于顶部的电机，连 接电机的传动机构，连接传动机构的转动轴，连接转动轴的上轴承及轴承座、以及下轴承及 轴承座，位于下轴承及轴承座上的机械密封，内筒，外筒，位于内筒中的轻相堰、重相堰，位于外筒中的轻相收集室、轻相出口、重相收集室、重相出口、轻相进口及重相进口，支座，位 于支座底部的减振器，以及位于外筒底部的底部叶片。在一个优选的实施方式中，所述电机与转动轴之间通过联轴器连接。在另一个优选的实施方式中，所述内筒的长径比为4 1至1 1。在另一个优选的实施方式中，所述装置包括高速旋转的内筒和固定不动的外筒。在另一个优选的实施方式中，所述内筒采用双轴承支撑的形式。
图1是本实用新型的液-液两相混合-分离的装置的结构示意图。图2是使用本实用新型的液-液两相混合-分离的装置的单级混合-分离的流程 示意图。图3是使用本实用新型的液-液两相混合-分离的装置的多级混合-分离的流程 示意图。
具体实施方式
本实用新型的发明人在进行了广泛而深入的研究之后发现，使用这样的液-液两 相混合-分离的装置，其中存在一个高速旋转的内筒和固定不动的外筒，两相液体分别从 装置的轻相进口和重相进口进入，经过环隙和底部叶片的充分混合，实现传质；混合液在自 吸力作用下进入高速旋转的内筒，在离心力的作用下实现两相分离。基于上述发现，本实用 新型得以完成。本实用新型的技术构思如下以两相密度差小、黏度大的体系为例，如果采用混合澄清槽，由于其是利用重力实 现两相的混合和分离的，所以传质效率不高，且分离时间长，分离效率低下；若采用塔式设 备，在两相密度差很小的情况下(如小于0. 05g/cm3)，就很难实现轻、重相的分离，而且塔 式设备分离时间较长，投资费用较高。再以易乳化的体系为例，混合澄清槽因为分离时间太 长基本不能够使用，而塔式设备的分离效果也很不理想。本实用新型提供的两相混合-分 离装置具有结构紧凑、处理能力大、运转平稳、功耗低、清洗维护方便等特点，由于离心力通 常可达重力的几百倍，所以特别适合处理两相密度差小、黏度大和易乳化的体系，如在重力 分相的分离中要求两相密度差大于0. lg/cm3，而在本装置中，两相密度差可以小至0. Olg/ cm3。一般设备对于两相密度差很大或黏度很大的体系不易混合，而本实用新型提供的装置 具有强大的混合功能，可使两相物流充分混合，使两相物流间很容易地进行反应或传质。而 对密度差较小或黏度大的体系，也很容易进行分离。在此设备中混合物的混合与分离是在 一个设备内几乎是同时完成，分离效果又特别好，因而可提高产品质量并增加产品产量，简 化流程，降低生产成本。本实用新型提供的装置具有操作弹性大、不堵塞、分离时间短、效率 高以及能够适应轻、重相含量波动等优点，可以有效地解决当前工业液-液两相混合-分离 上遇到的难题。本实用新型提供了一种新型液-液两相混合-分离的装置，其主要由电机、传动机 构、转动轴、上轴承及轴承座、下轴承及轴承座、机械密封、内筒、外筒、轻相堰、轻相收集室 及轻相出口、重相堰、重相收集室及重相出口、轻相进口、重相进口、支座、减振器、以及底部叶片组成。在本实用新型中，所述电机与主轴之间采用联轴器进行连接。在本实用新型中，所述内筒的长径比为4 1至1 1。在本实用新型中，所述内筒是高速旋转的，所述外筒是固定不动的。在本实用新型中，所述内筒采用双轴承支撑的形式。在本实用新型中，两相流体之间的传质是通过装置的环隙和底部叶片实现的。具 体地，重相(一般为水相)进入装置的重相进口，轻相(一般为有机相)进入装置的轻相 进口 ；轻相和重相经过装置的环隙进行充分的混合、实现传质，混合液在自吸力作用下进入 高速旋转的内筒；由于内筒的高速旋转，混合液在离心力的作用下分离为新的重相和轻相； 上述分离后的重相将进入装置的重相堰，然后从重相出口流出；轻相则进入轻相堰，而后从 轻相出口流出。
以下结合附图对本实用新型作进一步的描述，但是应理解，它们仅用于说明本实 用新型而不用于限制本实用新型的范围。图1是本实用新型的液-液两相混合-分离的装置的结构示意图。如图1所示， 该装置包括位于顶部的电机1，连接电机的传动机构2，连接传动机构的转动轴10，连接转 动轴的上轴承及轴承座3、以及下轴承及轴承座15，位于下轴承及轴承座上的机械密封16， 内筒14，外筒13，位于内筒中的轻相堰7及重相堰4，位于外筒中的轻相收集室8、轻相出口 9、重相收集室5、重相出口 6、轻相进口 11及重相进口 12，支座17，位于支座底部的减振器 18，以及位于外筒底部的底部叶片19。图2是使用本实用新型的液-液两相混合-分离的装置的单级混合-分离的流程 示意图。如图2所示，轻、重相分别从装置的轻相进口 11和重相进口 12进入内筒与外筒之 间的环隙，内筒在电机的作用下高速旋转，同时也带动环隙之间的轻、重相液体，使轻、重相 充分混合、实现传质；然后混合液自吸力的作用下从内筒底部进入内筒，在离心力作用下， 重相靠近内筒的内壁，轻相靠近转动轴，从而实现轻、重相分层；最后轻、重相液体分别经过 装置的轻相堰和重相堰、轻相收集室和重相收集室，并从从轻相出口 9、重相出口 6流出。由 于离心力远远大于重力，所以其传质充分、分相迅速，适用于密度差很小、黏度大、易乳化的 体系。图3是使用本实用新型的液-液两相混合-分离的装置的多级混合-分离的流程 示意图。如图3所示，轻相从第1级的轻相进口进入，从第1级轻相出口出来的轻相进入下 一级(第2级至第n-1级)的轻相进口，直到从最后一级(第η级)的轻相出口流出，经过 再生循环再次流入第1级的轻相进口，形成轻相循环；同时，重相从最后一级(第η级)的 重相进口进入，最后一级的分离后的重相从其重相出口流入上一级的重相进口(第n-1级 至第2级)，直到从第1级的重相出口流出，经过再生循环又流入最后一级的重相进口，形成 重相循环。因此，轻相循环与重相循环逆向流动，实现多级混合-分离。因为各级的转鼓都 有抽吸相邻两级的轻相和重相的能力，所以无需使用泵便可以很容易地实现多级混合-分 离，而且级数的增减也很方便。本实用新型的主要优点在于(a)装置集混合与分离于一体，接触时间短，特别适用于处理因时间太长易失活性 或易变性的物料；[0030](b)适应能力强，不会因物料的变化而影响萃取效果，能处理两相密度差较小和黏 度大的体系，并且抗乳化能力强；(c)装置体积小，占地面积少，投资小；(d)开、停车时间短，且不会破坏物料平衡。虽然为了清楚和理解的目的，已对本实用新型进行了详细的描述，但是在阅读了 本申请说明书之后，本领域技术人员将会明白，在不偏离本实用新型的精神和实质的前提 下，可以对本实用新型进行各种修改和改变，这些修改和改变均落入所附权利要求书及其 等价内容所包括的范围之内。
权利要求1.一种液-液两相混合-分离的装置，其特征在于，该装置包括位于顶部的电机(1)， 连接电机的传动机构O)，连接传动机构的转动轴(10)，连接转动轴的上轴承及轴承座 (3)、以及下轴承及轴承座(15)，位于下轴承及轴承座上的机械密封(16)，内筒(14)，外筒 (13)，位于内筒中的轻相堰(7)及重相堰(4)，位于外筒中的轻相收集室(8)、轻相出口 (9)、 重相收集室(5)、重相出口(6)、轻相进口 (11)及重相进口(12)，支座(17)，位于支座底部 的减振器(18)，以及位于外筒底部的底部叶片(19)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电机与转动轴之间通过联轴器连接。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内筒的长径比为4 1至1 1。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括高速旋转的内筒和固定不动 的外筒。
5.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述内筒采用双轴承支撑的形式。
专利摘要本实用新型涉及一种液-液两相混合-分离的装置，包括位于顶部的电机(1)，连接电机的传动机构(2)，连接传动机构的转动轴(10)，连接转动轴的上轴承及轴承座(3)、以及下轴承及轴承座(15)，位于下轴承及轴承座上的机械密封(16)，内筒(14)，外筒(13)，位于内筒中的轻相堰(7)及重相堰(4)，位于外筒中的轻相收集室(8)、轻相出口(9)、重相收集室(5)、重相出口(6)、轻相进口(11)及重相进口(12)，支座(17)，位于支座底部的减振器(18)，以及位于外筒底部的底部叶片(19)。
文档编号B01D11/04GK201899900SQ20102062026
公开日2011年7月20日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者唐康, 甘仁武, 白志山 申请人:华东理工大学