专利名称：两种液相间物的物质交换方法
技术领域：
本发明涉及两种液相间的物质交换方法，该方法借助于交换介质按一步法或一系列连续贯穿的分级步骤进行。每个分级步骤包括两个彼此连接的接触室。萃取相在第一室中与交换介质接触，携带萃取相的交换介质在第二室中与吸收相接触。用这种方法从萃取相中分离出物质并转移到吸收相中。
在化学、湿法冶金、微生物和其它的工业部门中使用这种物质交换方法，用来分离、浓缩和提纯物质。
借助于交换介质在两种液相间进行的一步交换法是已知的，该方法使用了两个室的体系。两个室均装满了一种液相交换介质，交换介质形成连续相。在每个室中通入分散相，这种分散相在交换介质中不溶解，而是作为一种液滴通入交换介质中。从而在一个室中物质从分散相(萃取相)转移到交换介质中。该交换介质被输入到另一个室中。在该室中经交换介质输入另一种分散相(吸收相)，物质从交换介质中转移到吸收相中。例如在《化学工艺学的理论基础》杂志，(Moskau)1984，B.18；第6期，第736-738页中公开了这种方法。
所公开的一步物质交换法的分离效率还有待提高。一种改进方法是扩展到多步法。
由95年10月19日提出的俄罗斯专利申请号95117738和95117767已知一种多步物质交换法，该方法借助于一种交换介质在两种液相间在一系列彼此贯穿的分级步骤中进行。在这种情况下，每个分级步骤包括两个彼此连接的接触室。这些室装满了交换介质。分散的、不溶于连续交换介质的萃取相或吸收相以液滴群的形式通过这些室。交换介质依次与第一室中的萃取相和第二室中的吸收相接触。这时需分离的物质由第一室转移到第二室中，由萃取相转移到吸收相中。为了改进物质交换，设置多个这种彼此贯穿的分级步骤。这种方法称为萃取—再萃取结合法。交换介质是萃取剂。
这种已知的多步物质交换法的应用潜力和分离效率也还有待开发，例如扩展到气液交换或固液交换。
本发明的目的是开发一种具有其它应用价值的已知物质交换法的改进方法。为了提高在两种液相间的物质交换的分离效率，这种方法包括借助于交换介质在不同的物态中进行的过程和吸收、吸附和解吸的结合过程。
本发明的目的是根据上述的一步法和多步法通过如下形式实现的，将萃取相装在一个步骤的第一室中，而将吸收相装在一个步骤的第二室中。用交换介质交换物质，首先将交换介质分配到一个装有萃取相的室中，接着分配到一个装有吸收相的室中。
交换介质每次在同一步骤内在第一和第二室之间循环。
另一种方法是交换介质也可在多个或全部的分级步骤中循环，由一个步骤的第二室输送到下一步骤的第一室中。
萃取相和吸收相可以以顺流或逆流形式通过一系列分级步骤。
令人惊奇地是本发明的方法通过提高各步骤室间或多个分级步骤室间交换介质的循环速度可提高分离效率。
下面借助于实施例和附图详细说明本发明。其中
图1是连续贯穿的分级步骤的工艺流程图，包括交换介质在步骤中的循环和液相经所有分级步骤的逆流路线。
图2是连续贯穿的分级步骤的工艺流程图，包括交换介质在步骤中的循环和液相经所有分级步骤的顺流路线。
图3是连续贯穿的分级步骤的工艺流程图，包括交换介质经所有步骤的循环和液相经分级步骤的逆流路线。
图4是连续贯穿的分级步骤的工艺流程图，包括交换介质经所有步骤的循环和液相经该步骤的顺流路线。
在图1和图3的方法中，构成分级步骤的第一室和第二室被设置在分开的壳体中。
在图2和图4的方法中，构成分级步骤的第一室和第二室被重叠地放置在一个壳体中，分级步骤在一个壳体中重叠。
在所有的工艺操作中，分级步骤的接触室都装有相应的液相。第一室1中装有萃取相，第二室2中装有吸收相。然后交换介质在室间在分级步骤内(图1至2)或通过一系列分级步骤(图3至图4)循环。这样通过将交换介质分配到室1和室2的相中，使交换介质和萃取相或吸收相之间进行充分的接触。交换介质在各相中的分配是以液滴、气泡、颗粒的形式进行的，例如图2示意图，但是也可以喷射流和膜的形式进行，例如图4示意图。交换介质可以是液体、气体或固体。
萃取相经管线3被输送到第一分级步骤的的室1中，经管线4从最后一个分级步骤中排出。吸收相经管线5输送，经管线6排出。萃取相经连接的管线7一级一级地输送，而吸收相经连接管线8一级一级地输送。交换介质经连接的管线9循环。
交换介质在接触室内流动，从室的上部或下部流出是靠重力进行的。在萃取相和吸收相和交换介质之间存在着很大的差别。根据这种大的差别，交换介质在分配到相应的液相中时聚集室1和室2的下部(图1、4)或室1和室2的上部(图2、3)，形成相界10。接触室1和2内的交换介质经分配装置11被分配到液相中。根据交换介质的物理特性实现各种分配，例如以液滴、气泡、颗粒或喷射流和股流的形式进行。
需分离的物质在室1中由萃取相转移到交换介质中，在室2中由交换介质转移到吸收相中。按这种方法流经室1的萃取相中的物质减少，而流经室2的吸收相中的物质增加。
萃取相和吸收相彼此以顺流(图2、4)或逆流(图1、3)形式通过分级步骤。顺流路线在工业上实施起来简单易行。但是当需分离的物质极快地与吸收相或其所含的组分反应时，它们只能到达一个最大效率。
在本发明的物质交换方法中，萃取相和吸收相在接触室中形成连续相，装满室的大部分空间。由此使两种相在室内的停留时间比已知方法的长，交换介质进一步填满室。更长的停留时间是有利的，因为可以进行更长时间的物质交换，由此使交换更充分。如果物质交换伴随着化学转变，那么这种方法尤为重要，化学转变不会极快地消失。
权利要求
1.两种液相间的物质交换方法，借助于交换介质在两个彼此连接的接触室(1)和(2)中进行，其中使交换介质与液态萃取相在第一室(1)接触和液态吸收相在第二室(2)接触，需分离的物质通过交换介质由萃取相转移到吸收相中，其特征在于交换介质通过分配装置(11)被分配到分别装在室(1)和室(2)中的萃取相和吸收相中。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于多个分级步骤是连续贯穿的，分别由两个彼此连接的室构成。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于交换介质每次在同一涉骤内在第一室和第二室间循环。
4.根据权利要求2的方法，其特征在于交换介质经多个或全部分级步骤循环，它们由一个步骤的第二室输送到下一步骤的第一室中。
5.根据权利要求2至4任一项的方法，其特征在于萃取相和吸收相以顺流的形式通过多级步骤。
6.根据权利要求2至4任一项的方法，其特征在于萃取相和吸收相以逆流形式通过多级步骤。
全文摘要
本发明涉及两种液相间的物质交换方法,该方法借助于交换介质在两个彼此连接的接触室中进行,其中使交换介质与液态萃取相在第一室接触和液态吸收相在第二室接触,需分离的物质通过交换介质由萃取相转移到吸收相中,本发明方法的特征在于:交换介质通过分配装置被分配到分别装在室中的萃取相和吸收相中。
文档编号B01J47/10GK1251053SQ98803533
公开日2000年4月19日 申请日期1998年3月27日 优先权日1997年4月2日
发明者A·E·科斯塔尼安 申请人:拜尔公司