专利名称：一种带有再分布器和/或垂直挡板的填料萃取塔的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有再分布器和/或垂直挡板的填料萃取塔，属于化工生产设备技术领域。
背景技术：
液液萃取是化工分离的重要方法之一，利用各物质在两种互不相溶或部分相溶的溶剂之间的分配比不同来实现各组分的分离或提纯。填料萃取塔是实现液液萃取过程的主要设备之一，其主要优势在于可以实现大规模连续化生产。在填料萃取塔中，主要依靠密度差，在重力作用下，分散相以液滴群的形式与连续相逆流接触，进行传质。图I所示是已有的一种填料萃取塔的典型结构。对于萃取塔，特别是没有外界输入能量的填料塔，填料在萃取过程中起着重要的作用，其作用主要有两个方面，一是抑制连续相的轴向返混，二是提供表面积来促进分散相 的粉碎、聚合和再分散以强化传质。因此目前已有的技术也多是在填料结构上进行改进，通过填料结构的改进促进连续相的平稳流动和分散相的分散与聚合。但是，在两相密度差比较小、连续相粘度比较大的情况下，填料萃取塔内的轴向返混非常严重，尤其是连续相的轴向返混，不仅制约了萃取塔的生产能力，而且严重影响萃取塔的分离效率。
发明内容
本发明的目的是提出一种带有再分布器和/或垂直挡板的填料萃取塔，改变已有填料萃取塔的内部结构，改善液相的流动状态，以提高填料萃取塔的分离效率。本发明提出的带有垂直挡板的填料萃取塔，该萃取塔的壳体的顶部设有轻相出口，壳体的上部设有重相入口，壳体的下部设有轻相入口，壳体的底部设有重相出口，萃取塔内自上而下依次设有重相分布器、一个或多个填料层和轻相分布器，所述的重相分布器与重相入口相连通，所述的轻相分布器与轻相入口相连通；其特征在于还包括一层或多层垂直挡板，所述的一层或多层垂直挡板置于一个填料层中，每层垂直挡板有一个或多个，多个垂直挡板之间互相平行或互相十字交叉。本发明还提出了一种带有再分布器的填料萃取塔，该萃取塔的壳体的顶部设有轻相出口，壳体的上部设有重相入口，壳体的下部设有轻相入口，壳体的底部设有重相出口，萃取塔内自上而下依次设有重相分布器、一个或多个填料层和轻相分布器，所述的重相分布器与重相入口相连通，所述的轻相分布器与轻相入口相连通；其特征在于还包括一个或多个再分布器，所述的再分布器置于两个填料层之间、填料层与轻相分布器之间或填料层与重相分布器之间。本发明还提出了一种带有再分布器和垂直挡板的萃取塔，该萃取塔的壳体的顶部设有轻相出口，壳体的上部设有重相入口，壳体的下部设有轻相入口，壳体的底部设有重相出口，萃取塔内自上而下依次设有重相分布器、一个或多个填料层和轻相分布器，所述的重相分布器与重相入口相连通，所述的轻相分布器与轻相入口相连通；其特征在于还包括一个或多个再分布器和一层或多层垂直挡板，所述的再分布器置于两个填料层之间，或者置于填料层与轻相分布器之间，或者置于填料层与重相分布器之间；所述的垂直挡板置于填料层中，每层垂直挡板有一个或多个，多个垂直挡板之间互相平行或互相十字交叉。上述萃取塔中，所述的再分布器包括主槽和多个支槽；所述的主槽有一个或多个，主槽横向跨置于支槽的上部，主槽与支槽相连通，主槽顶部设有多个分布孔；所述的支槽的截面为梯形或矩形，每个支槽顶部设有多个分布孔。上述萃取塔中，所述的再分布器包括主槽和多个支槽；所述的主槽有一个或多个，主槽横向跨置于支槽的上部，主槽与支槽相连通，主槽顶部设有多个分布孔；所述的支槽的截面为梯形或矩形，每个支槽顶部设有多个分布孔；支槽底部之间以及两边的支槽与壳体之间设有连接板，连接板上设有分布孔。上述萃取塔中，所述的再分布器包括主槽和多个支槽；所述的主槽有一个或多个，主槽横向跨置于支槽的上部，主槽与支槽相连通，主槽顶部设有多个分布孔；所述的支槽的截面为梯形或矩形，每个支槽顶部设有多个分布孔；支槽底部之间以及两边的支槽与壳体之间设有分布槽，分布槽与支槽的底部以及壳体直接连接，分布槽与支槽底部之间设有缝隙，或分布槽上开有分布孔；其中所述的分布槽与支槽的底部通过分布槽筋板连接。上述萃取塔中，所述的再分布器包括分布板和一个或多个降液管；所述的降液管的上端插入在分布板中；所述的分布板上设有多个分布孔；所述的降液管的截面为任意形状；其中所述的降液管的底部设有分布斗，分布斗与降液管的底部直接连接，分布斗与降液管的底部之间设有缝隙，或分布斗上开有分布孔；其中所述的分布斗与降液管的底部通过 分布斗筋板连接。本发明提出的带有再分布器和/或垂直挡板的填料萃取塔，其优点是本发明提出的萃取塔通过新的方式改变塔内部的内件结构，增加的再分布器可以消除连续相的轴向返混，垂直挡板可以消除连续相的横向流动，从而改善液相的流动状态，使连续相在萃取塔内的流动状态接近柱塞流，提高了萃取的分离效率，也提升了萃取塔的生产能力；结构上简单实用，易于实现，突破了目前仅通过改变填料本身结构的局限性，拓展了萃取分离设备的新思路。
图I是已有常规萃取塔的结构示意图。图2是本发明提出的带有垂直挡板的萃取塔的结构示意图。图3是本发明提出的带有再分布器的萃取塔的结构示意图。图4是本发明提出的带有再分布器和垂直挡板的萃取塔的结构示意图。图5是本发明萃取塔中垂直挡板的结构示意图。其中，(a)中的垂直挡板互相平行，(b)中的垂直挡板互相十字交叉。图6是本发明萃取塔中再分布器的结构示意图。图7是本发明萃取塔中再分布器的另一种结构示意图。图8是本发明萃取塔中再分布器的再一种结构示意图。其中，(C)中的分布槽与支槽的底部以及壳体直接连接，Cd)中的分布槽与支槽的底部通过分布槽筋板连接。
图9是本发明萃取塔中另一种再分布器的结构示意图。图10是本发明萃取塔中另一种再分布器的另一种结构示意图。其中，(e)中的分布斗与降液管的底部直接连接，Cf)中的分布斗与降液管的底部通过分布斗筋板连接。图I 一图10中，I是轻相出口，2是重相分布器，3是填料层，4是轻相分布器，5是重相出口，6是轻相入口，7是壳体，8是重相入口，9是垂直挡板，10是再分布器，11是主槽，12是支槽，13是支槽顶部的分布孔，14是连接板，15是主槽顶部的分布孔，16是分布槽，17是分布槽上的分布孔，18是分布槽筋板，19是分布板，20是降液管，21是分布孔，22是分布斗，23是分布斗上的分布孔，24是分布斗筋板。
具体实施例方式本发明提出的带有垂直挡板的填料萃取塔，其结构如图2所示，该萃取塔的壳体7 的顶部设有轻相出口 1，壳体的上部设有重相入口 8，壳体的下部设有轻相入口 6，壳体的底部设有重相出口 5，萃取塔内自上而下依次设有重相分布器2、一个或多个填料层3和轻相分布器4，重相分布器2与重相入口 8相连通，轻相分布器4与轻相入口 6相连通；还包括一层或多层垂直挡板9，一层或多层垂直挡板9置于一个填料层3中，每层垂直挡板9有一个或多个，多个垂直挡板9之间互相平行或互相十字交叉。本发明还提出了一种带有再分布器的填料萃取塔，其结构如图3所示，该萃取塔的壳体7的顶部设有轻相出口 1，壳体的上部设有重相入口 8，壳体的下部设有轻相入口 6，壳体的底部设有重相出口 5,萃取塔内自上而下依次设有重相分布器2、一个或多个填料层3和轻相分布器4，重相分布器2与重相入口 8相连通，轻相分布器4与轻相入口 6相连通；还包括一个或多个再分布器10，再分布器10置于两个填料层3之间、填料层3与轻相分布器4之间或填料层3与重相分布器2之间。本发明还提出了一种带有再分布器和垂直挡板的萃取塔，其结构如图4所示，该萃取塔的壳体7的顶部设有轻相出口 1，壳体的上部设有重相入口 8，壳体的下部设有轻相入口 6,壳体的底部设有重相出口 5,萃取塔内自上而下依次设有重相分布器2、一个或多个填料层3和轻相分布器4，重相分布器2与重相入口 8相连通，轻相分布器4与轻相入口 6相连通，还包括一个或多个再分布器10和一层或多层垂直挡板9，再分布器10置于两个填料层3之间，或者置于填料层3与轻相分布器4之间，或者置于填料层3与重相分布器2之间。垂直挡板9置于填料层3中，每层垂直挡板9有一个或多个，多个垂直挡板之间互相平行或互相十字交叉，如图5的(a)和(b)所示。上述萃取塔中，所述的再分布器的结构如图6所示，包括主槽11和多个支槽12。主槽11有一个或多个，主槽11横向跨置于支槽12的上部，主槽11与支槽12相连通，主槽11顶部设有多个分布孔15。支槽12的截面可以为梯形或矩形，每个支槽顶部设有多个分布孔13。上述萃取塔中，所述的再分布器的另一种结构如图7所示，包括主槽11和多个支槽12 ;主槽11有一个或多个，主槽11横向跨置于支槽12的上部，主槽11与支槽12相连通，主槽11顶部设有多个分布孔15 ;支槽12的截面可以为梯形或矩形，每个支槽12顶部设有多个分布孔13，支槽12的底部之间以及两边的支槽与壳体7之间设有连接板14，连接板14上设有分布孔。
上述萃取塔中，所述的再分布器的再一种结构如图8的(C)所示，包括主槽11和多个支槽12 ;主槽11有一个或多个，主槽11横向跨置于支槽12的上部，主槽11与支槽12相连通，主槽11顶部设有多个分布孔15 ;支槽12的截面可以为梯形或矩形，每个支槽12顶部设有多个分布孔13，支槽12底部之间以及两边的支槽12与壳体7之间设有分布槽16，分布槽16与支槽12的底部以及壳体7直接连接，分布槽16与支槽12底部之间设有缝隙，或分布槽16上开有分布孔17。或者分布槽16与支槽12的底部通过分布槽筋板18连接，如图8的(d)所示。上述萃取塔中，所述的再分布器的最后一种结构如图9所示，包括分布板19和一个或多个降液管20 ;降液管20的上端插入在分布板19中；分布板19上设有多个分布孔21 ;降液管20的截面可以为任意形状。降液管20的底部可以设有分布斗22，如图10的Ce)所示，分布斗22与降液管20的底部直接连接，分布斗22与降液管20的底部之间设有缝隙，或分布斗上开有分布孔23。或者分布斗22与降液管20的底部通过分布斗筋板24连接，如图10的(f)所示。本发明提出的一种带有再分布器和/或垂直挡板的填料萃取塔，为一立式塔器，塔器直径可以为IOOmm 20000mm。其中，在重相分布器2的上部与轻相出口 I之间以及在轻相发布器4与重相出口 5之间可以设填料层用于分相，在该填料层中也可以设置本发明提出的垂直挡板。填料萃取塔中的填料层的填料高度可以为O. 05 50m，优先选用O. I 20m，更优选选用O. 2 10m。本发明的填料萃取塔中的连接板，分布孔的孔径为I 200mm，优先选用I 10Omm ,更优选选用3 50mm。上述支槽顶部和主槽顶部的分布孔的孔径为I 100mm,优先选用I 50mm,更优选选用2 30mm。本发明的填料萃取塔中，塔内设置的再分布器10可以倒置使用。以下介绍本发明填料萃取塔的工作原理以如图4所示的填料萃取塔为例，该填料萃取塔在用于液液萃取时，密度较大的重相作为连续相，由重相入口 8连续流入萃取塔，经过重相分布器2后，重相在塔截面得到均匀分布，并在重力的作用下连续向下流动，同时，轻相作为分散相，由轻相入口 6进入萃取塔，经过轻相分布器4后，轻相生成细小的液滴群，形成分散相，因为轻重相的密度差，液 滴群沿着萃取塔上升，与重相逆流接触，进行传质。在填料层3中，填料的存在部分抑制了连续相的轴向返混，同时提供了表面积来促使分散相的粉碎、聚合和再分散过程，使分散相物料和连续相物料充分接触。垂直挡板9可以消除连续相的横向流动，从而改善液相的流动状态，使连续相在萃取塔内的流动状态接近柱塞流。轻相在经过再分布器10时，如图6所示，轻相上升并积聚在再分布器下方，然后穿过支槽顶部的分布孔13和主槽顶部的分布孔15，重新均匀分布，再次形成细小的液滴群。经过再分布器的重新分配，轻相的轴向返混可以大大减少。重相通过支槽12底部之间的缝隙及两边的支槽与壳体7之间的缝隙进入下一个填料层。重相在经过再分布器10时，如图7所示，积聚在再分布器上方，然后穿过连接板14的分布孔，重新进行分布后向下流动。支槽12底部之间以及两边的支槽12与壳体7之间设有分布槽16时，如图8的(c)所示，重相积聚在再分布器上方，然后穿过分布槽16与支槽12之间的缝隙或者分布槽16上的分布孔17，重新进行分布后向下流动。重相经过再分布器的重新分布，可以有效消除重相的轴向返混。再分布器10的结构采用如图9所示时，轻相上升聚集在分布板19的下方，然后穿过分布孔21，进行重新分布，重相聚集在分布板19上方，通过降液管20并向下流动。当降液管下部设有分布斗时，如图10的(e)所示，重相从分布斗22与降液管20的底部之间的缝隙或者分布斗上的分布孔23流出，进行重新分布。最后轻相经轻相出口 I由塔顶采出，重相经重相出口 5由塔底采出，以完成萃取分离。
当重相作为分散相，而轻相作为连续相时，再分布器10倒置使用，其余不变。
权利要求
1.一种带有垂直挡板的填料萃取塔，该萃取塔的壳体的顶部设有轻相出口，壳体的上部设有重相入口，壳体的下部设有轻相入口，壳体的底部设有重相出口，萃取塔内自上而下依次设有重相分布器、一个或多个填料层和轻相分布器，所述的重相分布器与重相入口相连通，所述的轻相分布器与轻相入口相连通；其特征在于还包括一层或多层垂直挡板，所述的一层或多层垂直挡板置于一个填料层中，每层垂直挡板有一个或多个，多个垂直挡板之间互相平行或互相十字交叉。
2.一种带有再分布器的填料萃取塔，该萃取塔的壳体的顶部设有轻相出口，壳体的上部设有重相入口，壳体的下部设有轻相入口，壳体的底部设有重相出口，萃取塔内自上而下依次设有重相分布器、一个或多个填料层和轻相分布器，所述的重相分布器与重相入口相连通，所述的轻相分布器与轻相入口相连通；其特征在于还包括一个或多个再分布器，所述的再分布器置于两个填料层之间、填料层与轻相分布器之间或填料层与重相分布器之间。
3.一种带有再分布器和垂直挡板的萃取塔，该萃取塔的壳体的顶部设有轻相出口，壳体的上部设有重相入口，壳体的下部设有轻相入口，壳体的底部设有重相出口，萃取塔内自上而下依次设有重相分布器、一个或多个填料层和轻相分布器，所述的重相分布器与重相入口相连通，所述的轻相分布器与轻相入口相连通；其特征在于还包括一个或多个再分布器和一层或多层垂直挡板，所述的再分布器置于两个填料层之间，或者置于填料层与轻相分布器之间，或者置于填料层与重相分布器之间；所述的垂直挡板置于填料层中，每层垂直挡板有一个或多个，多个垂直挡板之间互相平行或互相十字交叉。
4.如权利要求2或3所述的萃取塔，其特征在于其中所述的再分布器包括主槽和多个支槽；所述的主槽有一个或多个，主槽横向跨置于支槽的上部，主槽与支槽相连通，主槽顶部设有多个分布孔；所述的支槽的顶部设有多个分布孔。
5.如权利要求2或3所述的萃取塔，其特征在于其中所述的再分布器包括主槽和多个支槽；所述的主槽有一个或多个，主槽横向跨置于支槽的上部，主槽与支槽相连通，主槽顶部设有多个分布孔；所述的支槽的顶部设有多个分布孔；支槽底部之间以及两边的支槽与壳体之间设有连接板，连接板上设有分布孔。
6.如权利要求4所述的萃取塔，其特征在于其中所述的支槽的底部之间以及两边的支槽与壳体之间设有分布槽，分布槽与支槽的底部以及壳体直接连接，分布槽与支槽底部之间设有缝隙，或分布槽上开有分布孔。
7.如权利要求4所述的萃取塔，其特征在于其中所述的支槽的底部之间以及两边的支槽与壳体之间设有分布槽，分布槽与支槽的底部通过分布槽筋板连接。
8.如权利要求2或3所述的萃取塔，其特征在于其中所述的再分布器包括分布板和一个或多个降液管；所述的降液管的上端插入在分布板中；所述的分布板上设有多个分布孔；所述的降液管的截面为任意形状。
9.如权利要求8所述的萃取塔，其特征在于其中所述的降液管的底部设有分布斗，分布斗与降液管的底部直接连接，分布斗与降液管的底部之间设有缝隙，或分布斗上开有分布孔。
10.如权利要求8所述的萃取塔，其特征在于其中所述的降液管的底部设有分布斗，分布斗与降液管的底部通过分布斗筋板连接。
全文摘要
本发明涉及一种带有再分布器和/或垂直挡板的填料萃取塔，属于化工生产设备技术领域。该萃取塔包括一个或多个再分布器和/或一层或多层垂直挡板，再分布器置于两个填料层之间、填料层与轻相分布器之间或填料层与重相分布器之间；垂直挡板置于填料层中，每层垂直挡板有一个或多个，多个垂直挡板之间互相平行或互相十字交叉。本发明改变塔内部的内件结构，再分布器消除了连续相的轴向返混，垂直挡板消除了连续相的横向流动，使连续相在萃取塔内的流动状态接近柱塞流，提高了萃取的分离效率，也提升了萃取塔的生产能力，结构上简单实用，易于实现。
文档编号B01D11/04GK102698465SQ201210177128
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者何斌, 唐红萍, 谢润兴, 费维扬 申请人:北京泽华化学工程有限公司