专利名称：含有组合填料单元的高效液液萃取塔的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种液液萃取装置。
背景技术：
溶剂萃取是ー种在20世纪得到迅速发展的分离技木。由于选择性高、分离效果好、易于实现大規模连续生产和适应性强等优点。其应用范围不断扩大，不仅遍及石油、化エ、湿法冶金、原子能、医药等エ业部门，而且在生物工程、新材料等高科技和环保领域中得到越来越广泛的应用。液液萃取分离的塔设备分逐级接触式(如筛板塔)和微分接触式(如填料塔)两种。其中板式塔依靠板孔使分散相多次分散后再并聚，在该过程中液液接触表面不断更新的同时两相间进行着质量传递。由于分散相仅靠板孔分散，连续相単独通道(升液管或降液管)，使得板与板之间有一定间距，从而使其液体的表面更新速度小于填料塔，因而其传质效率也较低。填料塔通量也较筛板塔高。
·[0004]填料塔是ー种在化学エ业、石油炼制、医药エ业和环境保护等领域得到广泛应用的传质设备。填料塔由填料、塔内件及筒体构成。塔填料是其核心部件，可分为规整填料和散装填料两大类。散装填料又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料、球形填料等形式。规整填料的种类很多，根据其几何结构可以分为波纹填料、格栅填料、脉冲填料等，还可以根据材质的结构分为压延孔板波纹填料、丝网波纹填料、板波纹填料和网孔波纹填料等。规整填料的结构均匀、规则、対称性，在与散装填料具有相同的比表面积时，填料的空隙率更大，具有更大的通量，规整填料抽提塔的比负荷一般是乱堆填料塔的I. 5 2. O倍，综合处理能力比板式塔和散装填料塔大得多。由于规整填料具有压降低、通量大、分离效率高等优点，在精细化工、香料エ业、炼油、化肥、石油化工等领域的众多塔器内得到广泛应用。虽然填料萃取塔常常使用与气液传质过程相似的填料，但是萃取过程对填料的要求与精馏和吸收过程有明显的差別。Stevens曾指出在气液接触过程中，液相沿着填料的表面流动，传质过程的相际界面与填料被润湿的表面积有夫。因而在气液传质过程中设计选用表面积大而易被液相润湿的填料。然而，在液液萃取过程中，填料通常优先为连续相所润湿，分散相以分离的液滴群的形式上升或下降。在液液萃取过程中，填料的作用是降低连续相严重的对流或轴向返混并提供表面积来促进分散相的粉碎和聚合以强化传质。这样，比表面积高的填料虽然常常有益，但并不像气液接触过程那样起决定性的作用。因此，一般的填料用于液-液萃取过程效果并不理想。目前应用于萃取过程的规整填料，国内的有VKB型规整填料、FG型格栅填料、HS-I型驼峰筛板填料，网架规整填料。国外的有Mellapak、SMV、SMVP, Norton 2T规整填料、Optiflow多通道规整填料等。在液液萃取过程中，提高分散相液滴的聚结-破碎频率，強化分散相液滴的表面更新速率，加强流体界面湍动程度，而且将分散相破碎为较小的液滴后能提供较大的相间接触面积，对提闻传质效率有利。专利CN101631743A采用了液液两相在带有翅板的小尺寸长通道内并流接触，该通道能提供高的表面/体积比，使两相互混良好，增强了两相间的传质。经过的通道后两相进行分层，分别进入另ー级继续萃取。该通道的截面尺寸小于3_，且通道内有翅板，因此其结构复杂，加工难度大，成本高，在大型エ业装置中较难实现。此外，该エ艺两相在总体上是逆流，但具体到每ー级为并流，流程较复杂，不同级之间流体需要输送。专利CN101073713A的填料段使用复合式填料単元，填料単元由下至上分为A、B、C共3层。A由2片以上波纹网片组成，相邻的波纹网片波纹通道方向相互呈90°交错叠カロ，且波纹通道方向与塔的中心线垂直；B由2片以上波纹网片组成，相邻的波纹网片波纹通道方向相互呈15° 90°交错叠加，且波纹通道方向在竖直面上与塔的中心线15° 75° ；C由2片以上板片波纹组成，相邻的板片波纹由波纹网片隔开，波纹通道方向相互呈15° 90°交错叠加，且波纹通道方向与塔的中心线平行。A对液滴起切割破碎作用；B对 小液滴起聚结作用；C对液滴上升起加速作用。如此实现液滴的破碎-聚并-加速-再破碎。该专利中，液滴接触填料B部分后，会在填料表面形成液膜，液膜会沿着填料向上流动，由于波纹通道方向在竖直面上与塔的中心线有一定夹角，会导致分散相在塔截面上分布不均，将对萃取过程传质不利。此外该专利仅部分考虑了填料布置方向对液液萃取过程的影响，未考虑不同填料形式和结构对萃取传质影响，也未考虑填料表面材料的影响。由于在液液萃取过程中，填料通常优先为连续相所润湿，分散相以分离的液滴群的形式上升或下降，填料的作用是降低连续相严重的对流或轴向返混并提供表面积促进分散相的分散-聚合-再分散循环以强化传质。因此,填料表面对分散相润湿性能好,将增强其对分散相破碎效果。聚结技术是分离油与水的ー种物理化学方法，聚结处理的对象主要是水中的分散油和非表面活性剂稳定的乳化油，或者是油相中分散的水。聚结法又称粗粒化法，是粗粒化及相应的沉降过程的总称。该法是利用油、水两相对聚结材料亲和カ相差悬殊的特性，液体颗粒被材料捕获而滞留于材料表面和空隙内形成液膜，液膜増大到一定厚度时，在水力和浮力等作用下液膜脱落合并聚结成较大的液粒。聚结后粒径较大的分散相液珠则易于从水中被分离。常见的聚结材料有散堆填料(如玻璃球、陶瓷球、聚丙烯等塑料颗粒，环状填料)、板状填料(折板、弧形板、波纹板、波纹网等)，丝网填料，多孔泡沫材料填料及其它由纤维制成无规或有规填料。
发明内容本发明的目的是提供ー种含有组合填料単元的高效液液萃取塔，以克服现有技术存在的缺陷。本实用新型的含有组合填料単元的高效液液萃取塔，包括柱状的塔体；设置在塔体顶部与塔体内腔相连通的塔头；设置在塔头内的重相聚结填料层；设置在塔体上部内的重相分布器；[0020]设置在塔体内，重相分布器下方的组合填料段；设置在塔体内，组合填料段下方的轻相分布器；设置在塔体内，轻相分布器下方的轻相聚结填料层；设置在塔体上部且与重相分布器相连通的重相进ロ ；设置在塔体下部且与轻相分布器相连通的轻相进ロ ；设置在轻相聚结填料层下方的重相出料ロ ；设置在塔头顶部的轻相出口。本实用新型的特点是采用表面与分散相润湿好的填料作为液滴破碎填料，并使用聚结填料与之交替，更好地实现分散相的破碎-聚合-再破碎的循环，強化了萃取过程的传质。两端分别有重相和轻相聚结填料単元，以减少轻相和重相之间相互夹带。
图I是含有组合填料单元的高效液液萃取塔的结构示意图。图2是组合填料单元结构示意图。
具体实施方式
參见图I和图2，所述的含有组合填料单元的高效液液萃取塔，包括柱状的塔体I;设置在塔体I顶部与塔体I内腔相连通的塔头2 ；设置在塔头2内的重相聚结填料层3 ；设置在塔体I上部内的重相分布器5 ；设置在塔体I内，重相分布器5下方的组合填料段6 ；设置在塔体I内，组合填料段6下方的轻相分布器7 ；设置在塔体I内，轻相分布器7下方的轻相聚结填料层9 ；设置在塔体I上部且与重相分布器5相连通的重相进ロ 4 ；设置在塔体I下部且与轻相分布器7相连通的轻相进ロ 8 ；设置在轻相聚结填料层9下方的重相出料ロ 10 ；设置在塔头2顶部的轻相出ロ 11 ;所述的组合填料段由I 50个组合填料单元构成，所述组合填料単元由对分散相起破碎作用的填料601和对分散相液滴起聚结作用的填料602相互重叠构成；所述的对分散相起破碎作用的填料601选自压延孔板波纹填料、板网波纹填料、丝网波纹填料、规整蜂窝填料或格栅填料；所述对分散相液滴起聚结作用的填料602选自鲍尔环、拉西环、鞍环、多孔泡沫材料、圆球、颗粒、折板、弧形板、波纹板、缠绕丝网填料、平铺丝网填料或多孔泡沫材料填料；所述压延孔板波纹填料、板网波纹填料、丝网波纹填料、规整蜂窝填料、格栅填料、鲍尔环、拉西环、鞍环、多孔泡沫材料、圆球、颗粒、折板、弧形板、波纹板、缠绕丝网填料、平铺丝网填料或多孔泡沫材料填料的结构或形状，详见《塔填料产品及技术手册》，中国化工装备总公司，化学エ业出版社，1994，本实用新型不再赘述。所述填料的材质可为碳钢、不锈钢、哈氏合金、钛或锆等金属材料，也可为氧化铝、氧化锆或碳化硅等无机陶瓷材料，也可为聚烃类(如聚丙烯等)、聚含氟烃类[如聚氟こ烯(ETFE)、聚偏氟こ烯(PVDF)等]，聚酯类、聚氯こ烯，环氧树脂、全氟烷氧基聚合物类和聚氨酯类等有机材料。上述组合填料単元可単独使用，也可作为塔内件的一部分与筛板等其他结构组合使用。重相聚结填料层3和轻相聚结填料层9的填料分别选自鲍尔环、拉西环、鞍环、多孔泡沫材料、圆球、颗粒、折板、弧形板、波纹板、缠绕丝网填料、平铺丝网填料或多孔泡沫材料填料； 本实用新型的特点是采用表面与分散相润湿好的填料作为液滴破碎填料，并使用聚结填料与之交替，更好地实现分散相的破碎-聚合-再破碎的循环，強化了萃取过程的传质。两端分别有重相和轻相聚结填料単元，以减少轻相和重相之间相互夹带。
权利要求1.含有组合填料単元的高效液液萃取塔，其特征在于，包括 柱状的塔体⑴； 设置在塔体(I)顶部与塔体(I)内腔相连通的塔头(2); 设置在塔头(2)内的重相聚结填料层(3)； 设置在塔体(I)上部内的重相分布器(5)； 设置在塔体(I)内、重相分布器(5)下方的组合填料段(6)； 设置在塔体(I)内、组合填料段(6)下方的轻相分布器(7)； 设置在塔体(I)内、轻相分布器(7)下方的轻相聚结填料层(9)； 设置在塔体(I)上部且与重相分布器(5)相连通的重相进ロ(4)； 设置在塔体(I)下部且与轻相分布器(7)相连通的轻相进ロ(8)； 设置在轻相聚结填料层(9)下方的重相出料ロ(10)； 设置在塔头(2)顶部的轻相出口(11)。
2.根据权利要求I所述的含有组合填料単元的高效液液萃取塔，其特征在于，所述的组合填料段由I 10个组合填料单元构成,所述组合填料单元由对分散相起破碎作用的填料(601)和对分散相液滴起聚结作用的填料(602)相互重叠构成； 所述的对分散相起破碎作用的填料(601)选自压延孔板波纹填料、板网波纹填料、丝网波纹填料、规整蜂窝填料或格栅填料； 所述对分散相液滴起聚结作用的填料(602)选自鲍尔环、拉西环、鞍环、多孔泡沫材料、圆球、颗粒、折板、弧形板、波纹板、缠绕丝网填料、平铺丝网填料或多孔泡沫材料填料。
3.根据权利要求I所述的含有组合填料単元的高效液液萃取塔，其特征在于，重相聚结填料层(3)和轻相聚结填料层(9)的填料分别选自鲍尔环、拉西环、鞍环、多孔泡沫材料、圆球、颗粒、折板、弧形板、波纹板、缠绕丝网填料、平铺丝网填料或多孔泡沫材料填料。
专利摘要本实用新型涉及一种液液萃取装置，提供了一种含有组合填料单元的高效液液萃取塔，包括塔体，设在塔体顶部的塔头，设在塔头内的重相聚结填料层，设在塔体上部的重相分布器，设在重相分布器下方的组合填料段，设在组合填料段下方的轻相分布器，设在轻相分布器下方的轻相聚结填料层，设在塔体上部且与重相分布器相连通的重相进口，设在塔体下部的轻相进口，设在轻相聚结填料层下方的重相出料口，设在塔头顶部的轻相出口。本实用新型采用表面与分散相润湿好的填料作为液滴破碎填料，并使用聚结填料与之交替，强化了萃取过程的传质。两端分别有重相和轻相聚结填料单元，以减少轻相和重相之间相互夹带。
文档编号B01D11/04GK202446855SQ20112018496
公开日2012年9月26日 申请日期2011年6月2日 优先权日2011年6月2日
发明者崔建华 申请人:上海睿思化工科技有限公司