一种液相分离装置及其使用方法与流程

本发明属于液相分离技术领域，具体涉及一种液相分离装置其使用方法。

背景技术

在化工生产当中，经常伴随着中间产物的分离或产品的提纯，其中有些时候是液液分离。对于互溶的液相，其分离方法一般根据沸点的不同，采用精馏技术或者萃取精馏技术。而对于不互溶的液相，一般直接采用分液技术。但是在工业化生产过程中，很多时候由于工艺的要求，设备是不透明的，无法确认分液层位置，在分液过程中需要反复确认分液层位置，不仅增加工人劳动量，而且工作效率低。

现有技术一般是在分液罐侧面一定位置留出排料口，定期打开排料口阀门，观察排出液。此方法费时费力，且对液位高度要求高。另一种方法是从分液罐顶部插入排料管，根据插入深度的不同进行分液。此方法虽然对液位高度无要求，但是工人劳动量仍然很大。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种液相分离装置及其使用方法，能够自动分离两种不相溶且能够分层的液体。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种液相分离装置，其特征在于包括主罐和副罐，所述主罐的上部设置主罐进料口和主罐出料口，在主罐的下部设置主罐排料口；在副罐的上部设置副罐进料口和抽真空接口，在副罐的下部设置副罐排料口；还包括分液抽取装置，所述分液抽取装置包括吸液管和悬浮装置，所述吸液管的下端通过悬浮装置设置在主罐内，吸液管的上端向上穿出主罐出料口后通过副罐进料阀连接副罐进料口；在抽真空接口上设置真空阀。

优选的，所述悬浮装置包括至少三组悬浮功能组，所述悬浮功能组包括上浮子和下浮子，上、下浮子之间通过连接轴连接在一起；上、下浮子之间的间距不超过1cm；上浮子的体积小于下浮子；各组悬浮功能组之间通过连杆等距均匀连接固定在吸液管的下端；还包括配重球和拉绳，所述配重球固定在拉绳的下端，拉绳的上端连接吸液管的下端或各个连杆的交汇处。

当悬浮功能组均处于纯下层溶液中时，所有下浮子所产生的浮力与整个悬浮装置的重力相等。

优选的，所述连杆的一端连接连接轴，所述连杆的另一端用无弹拉线或铰接的方式连接取液管的下端。

优选的，所述连杆与连接轴的连接点位于靠近上浮子底面的位置。

优选的，所述取液管下端位于上浮子底端所在水平面以上的位置。

优选的，还包括浮片，所述浮片呈圆片形，浮片的周边分别固定在各组悬浮功能组的上浮子与连接轴的连接处；所述浮片的厚度不大于1mm。

优选的，在主罐排料口上设置主罐排料阀；在副罐排料口上设置副罐排料阀。

本发明所述的一种液相分离装置的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将混合溶液通过主罐进料口引入主罐中，静置分层；

（2）静置分层结束后，吸液管的下端进口位于上层溶液中，打开副罐进料阀和真空阀，通过吸液管将上层溶液抽入副罐中，然后打开副罐排料阀，关闭真空阀，此时上层溶液通过虹吸效应不断从抽料管吸入副罐中；

（3）观察副罐排料口的排出液，当开始排出下层溶液或者无溶液排出时，关闭副罐进料阀，液相分离完成。

本发明的创新点在于：

1、本发明解决了互不相溶液体液相分离过程中，由于分液层位置无法目视，需人工反复确认分液层位置，劳动量大、工作效率低的问题，实现无需人工操作，自动分离。

2、本发明专利实现液相自动分离，关键在于设计了一种分离装置，在吸料管进料口处加装悬浮装置，通过科学的计算，令悬浮功能组均处于纯下层溶液中时，所有下浮子所产生的浮力与整个悬浮装置的重力相等，因此加装上浮子后进一步增大浮力，能够令吸料管口始终位于上层溶液中，实现针对上层溶液的精准排料。本专利实现了密封容器中不相溶液相自动分离，较以往技术相比，减少了工人劳动量，提高了工作效率。

3、本工艺和专用装置经过实验和批量小试，取得了显著的有益效果，适宜在业界普及推广。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为悬浮装置的结构示意图；

图中：1、吸液管；2、主罐出料口；3、主罐进料口；4、主罐；5、悬浮装置；6、主罐排料口；7、副罐排料阀；8、副罐排料口；9、副罐；10、副罐进料口；11、进料阀；12、真空阀；13、抽真空接口；14、无弹拉线；15、浮片；16、上浮子；17、连接轴；18、下浮子；19、配重球；20、拉绳；21、连杆。

具体实施方式

本发明所述的一种液相分离装置，包括主罐和副罐，所述主罐的上部设置主罐进料口和主罐出料口，在主罐的下部设置主罐排料口；在副罐的上部设置副罐进料口和抽真空接口，在副罐的下部设置副罐排料口；还包括分液抽取装置，所述分液抽取装置包括吸液管和悬浮装置，所述吸液管的下端通过悬浮装置设置在主罐内，吸液管的上端向上穿出主罐出料口后通过副罐进料阀连接副罐进料口；在抽真空接口上设置真空阀。

如图2所示，所述悬浮装置包括至少三组悬浮功能组，所述悬浮功能组包括上浮子和下浮子，上、下浮子之间通过连接轴连接在一起；上、下浮子之间的间距不超过1cm；上浮子的体积小于下浮子；各组悬浮功能组之间通过连杆等距均匀连接固定在吸液管的下端；还包括配重球和拉绳，所述配重球固定在拉绳的下端，拉绳的上端连接吸液管的下端或各个连杆的交汇处。

当悬浮功能组均处于纯下层溶液中时，所有下浮子所产生的浮力与整个悬浮装置的重力相等。

所述连杆的一端连接连接轴，所述连杆的另一端用无弹拉线或铰接的方式连接取液管的下端。

所述连杆与连接轴的连接点位于靠近上浮子底面的位置。

所述取液管下端位于上浮子底端所在水平面以上的位置。

还包括浮片，所述浮片呈圆片形，浮片的周边分别固定在各组悬浮功能组的上浮子与连接轴的连接处；所述浮片的厚度不大于1mm。

配重球的重量根据主罐中下层溶液的密度以及所有下浮子的体积及整个悬浮装置的重量进行计算；使悬浮装置处于纯下层溶液中时，所有下浮子所产生的浮力与整个悬浮装置的重力相等。此设计在优势在于，悬浮装置的所有上浮子和下浮子的浮力总和一定大于整个悬浮装置的重力，因此，在主罐内的混合溶液完成分层后，位于上、下浮子之间的吸液管的下端入口一定位于上层溶液中。

在主罐排料口上设置主罐排料阀；在副罐排料口上设置副罐排料阀。

本发明所述的一种液相分离装置的使用方法，包括如下步骤：

（1）将混合溶液通过主罐进料口引入主罐中，静置分层。

（2）静置分层结束后，吸液管的下端进口位于上层溶液中，打开副罐进料阀和真空阀，所述真空阀连接抽真空装置，抽真空装置能够将副罐吸至负压，而后通过吸液管将上层溶液抽入副罐中，此时打开副罐排料阀，关闭真空阀，上层溶液通过虹吸效应不断从抽料管吸入副罐中。吸液管的下端进口固定在各组悬浮功能组连接轴的中心位置的上方，且吸液管的下端进口不低于上浮子底端，距上浮子底端距离根据下层溶液密度和排料管材质以及上浮子形状和分液罐中下层溶液常规液位计算取值。吸液管在满足介质的使用要求下，优先选用材质较轻的材料，如硅胶管等。

（3）观察副罐排料口的排出液，当开始排出下层溶液或者无溶液排出时，关闭副罐进料阀，液相分离完成。

实施例

在本实施例中，需要分离的两种液相分别为二氟一氯乙烷（r142b）和水，下浮子外径15cm，上浮子外径10cm，浮子采用不锈钢材质，厚度1mm，排料管采用半透明硅胶管，规格20.0*23.0，壁厚1.5mm，密度1.18g/cm³，上下浮子之间距离1cm，连接轴位于上下浮子中间，排料管进料口高度与上浮子底端水平。分液罐直径1.6m，高4m。

根据计算可知，3个下浮子在r142b中可产生的最大浮力为57.15n，因此分离装置总重设计为5.83kg。

另外，通过计算可知，6个浮子在水中可产生的最大浮力为67.35n。当分液罐中水的高度超过分离装置高度，即26cm时，分离装置全部处于水层时也可以浮在水面上。

假设分液罐中r142b的液位为3m，水的液位为3.5m。此时硅胶管在分液罐中的长度约为0.5米，质量0.06kg。通过计算可知，此时上浮子露出水面高度约5.84cm，排料管进口位于水下约4.16cm处。

此时打开真空罐进料阀门和真空阀门，将分液罐中的水通过排料管吸入真空罐中，5秒后，或通过倾听有水流排出后，打开真空罐底部排料阀，同时关闭真空阀门。此时分液罐中上层水溶液不断排出。待分液罐内上层水液位低于3.18m后，此时分离装置下浮子底部开始接触到下层r142b溶液。由于r142b密度大于水，随着分液罐内液位下降，分离装置上浮子露出水面高度逐渐增加，排料管进口与水面距离越来越短。

待排料管进口至下层溶液时，此时排料管（硅胶管）在分液罐中的长度约为1米，质量0.12kg。通过计算可知，此时上浮子露出水面高度约8.32cm，排料管进口位于液面下约1.68cm处，即分液罐中还存在1.68cm高的水层。

通过计算可知，当分液罐中r142b的液位为3.5m时，待排料管进口至下层溶液时，上浮子露出液面高度约为8.82cm，即上浮子底端距离液面1.18cm，分液罐中还存在1.18cm高的水层；当分液罐中r142b的液位在2.5m时，上浮子露出液面高度约为7.89cm，即上浮子底端距离液面2.11cm，分液罐中还存在2.11cm高的水层；当分液罐中r142b的液位在2m时，上浮子露出液面高度约为7.53cm，即上浮子底端距离液面2.47cm，分液罐中还存在2.47cm高的水层。

因此调整排料管进口高度至上浮子底端以上1.5cm处。调整后，当下层溶液液位处于3.5m时，约有1.5cm高的水层无法排出；当下层溶液液位处于3m时，约有0.18cm高的水层无法排出；当下层溶液液位处于2.5m时，约有0.61cm高的水层无法排出；当下层溶液液位处于2m时，约有0.97cm高的水层无法排出。

通过生产车间正常运行数据，分液罐中r142b的液位一般处于2.5-3m。因此采用此实施例装置可分离至水层仅剩0.61cm-0.18cm，即约12.2kg-3.6kg。

需要指出的是，上述实施方式仅是本发明优选的实施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，在符合本发明工作原理的前提下，任何等同或相似的替换均落入本发明的保护范围内。