专利名称:具有浸入的搅拌转子的环形离心提取器的制作方法
本发明的主题是一种用于对两种液体进行提取的方法的离心提取器。
这些通过离心提取混合组分的液-液提取方法很早以前就用于化学工业，制药业，特别是核工业中。用于完成这些方法的某些装置是环形离心提取器，在该环形提取器中混合物被注入到在一个端部旋转的转子的碗形物中，并且从对置端流出该混合物。分离是通过澄清进行的，在该澄清中混合物的重的相被离心到该碗形物的边缘处，而轻的相更加靠近该旋转中心聚集。
用于对两种液体进行提取的这些提取器一般是双进口，即待混合和待分离的液体相通过一些整体上不同的导管进入到双入口中。该两种液体然后通过转子在进入到该碗形物之前被混合成乳状液。这些液体相中的一种被称为供给相并且包括一些待提取的溶质，另一个液体称为溶剂并且最好采集某些溶质。一些相混合之后对它们进行分离使得这些溶质进入到该溶剂中从而从供给相中提取。这些溶质的转换还可以沿溶剂朝向水相的方向进行并且因此称为去除提取。
下面参照附图-
图1示出现有的环形离心提取器；和-图2示出了根据本发明的提取器。
现有的环形提取器的实例在附图1中给出，其中该提取器基本上包括一个壳体1和一个围绕本身旋转的转子2。该转子2包括一个驱动轴3，一个碗形物4和一个使上述的两者驱动轴3和碗形物4彼此连接的部件5。该转子2围绕一个竖直轴旋转，该碗形物4设置在下面。该壳体1包括两个使一些相进入的进入管道6和7，这些相注入到含有该碗形物的下部腔室8中，然后流入到该碗形物4和壳体1之间的狭窄的环形间隙9中，通过碗形物4的旋转产生的剪切力在该间隙9中对多个相进行乳化。当到达该壳体1的底部时，多个相在该碗形物4的下面流动。一些称作相反浆叶的凸起11设置在该壳体1的底部，以便制动乳液的旋转并且引导该乳液朝向位于该碗形物4的底部的中央的孔10。
通过离心力的作用，在通过该孔10之后，多个相的乳状液在该碗形物4的内部被澄清，重的相累积在该碗形物4的壁上直到达到一个界面12为止，较轻的相在朝向旋转轴的该界面12的外面。被分离的混合物流向该碗形物4的顶部并且从导管13和从一个第一排出孔14下面流出，该导管13位于重的相的侧面，该第一排出孔14位于较轻的相的侧面。该导管13通向的相的中间腔室15，该重的相从一个第二排出孔16的下面通过，该重的相离开该腔室15，该重的相被注入到一个重的相17的收集环17中。较轻的相通入到一个中间腔室19中，然后进入到一个排出管道20中，该排出管道20将该较轻的相引入到较轻相收集环21。
这些收集环17和21位于该壳体1的外周壁上，一个在另一个的上面，而上述的这些元件被加工在与碗形物4连接的该部件5中。一些通向收集环17和21的出口导管18和22朝向外部引导分离的相。
某些改进使得这个环形提取器的结构复杂化，但是由于用来产生乳状液的搅拌，用来进行分离的澄清以及在该碗形物中吸入乳状液的能力尤其取决于该碗形物4的旋转，以及由于通常很难找到协调这3个功能优化的运转的旋转速度，所以无论如何人们都将遇到正确调节该装置的一些困难。最大的危险是在该碗状物中乳化的相的过大的吸取，这导致了非常常见的接触时间，因此导致了不良的传递效率，或者空气的吸取。通过降低该转子3的旋转速度，可以去除该危险，但是因此该澄清将变小。
选择用于该提取器的这些元件，特别是碗形物4的良好尺寸也是困难的，这些元件的直径和高度足够产生对该乳状液进行的切割，该切割仅仅是通过在该壳体1和碗形物4之间的间隔进行的，并且该切割也必须被施加在一个长度上，该长度足够在间隙9中进行的流入。然后该碗形物4的体积变得很大，并且该提取器的称作滞留量(盘存)的，即保持在其中的液体量，增加，相反，期望降低该液体量，因为该液体量暂时地处于工业处理中的其它处理操作中，并且该液体量使得在停止工作期间清空该提取器非常复杂。
在该碗形物4中进行重新旋转之前，必须通过一些用于朝向孔10引导该乳状液的反向浆叶11来制动乳状液的旋转也是不利的，使得损失了能量。最后，有时可以注意到该界面12并不总是处于期望的半径，因此使得该提取器的运转不稳定。
所有这些因素解释了对功能的某些限制，特别是在这种类型的提取器中遇到了分离流量的限制。
在最通常的形式下，本发明在于一个两液体相的离心提取器，该提取器包括一个围绕旋转轴旋转的中央转子，该转子包括一个碗形物；一个定子；一个容纳在该转子的碗形物中的澄清腔室；和一个容纳在该转子和定子之间的乳化腔室，这些乳化腔室和澄清腔室彼此连通，并且该乳化腔室设置在该澄清腔室下面，其特征在于，这些乳化腔室和澄清腔室在该转子的旋转轴上连续地对齐，该转子包括一个限定该乳化腔室的轴件。
这样的创造性布置的结构可以在后面给出。乳化腔室和澄清腔室的半径尺寸是独立的，因此允许了对它们进行最优的选择。该乳化腔室因此可以用一个小的半径构造，以便在该腔室中建立一个有利于控制该工艺的库爱特-泊肃叶(Couette-Poiseuille)流动，而该澄清腔室可以通过一个比该乳化腔室的半径大的半径保持较宽，而上述的构造排除了这个情况，但是这种情况允许保持高的离心力。
两个腔室的高度(长度)也是独立的，因此允许具有一个短的澄清腔室，该腔室的体积中等，但是乳化腔室长而窄以便有利于该乳化，而在已知的构思中该澄清腔室必须比该乳化腔室更长。
本发明的重要特征在于模块结构，其中该转子和定子包括可分开地连接的部分，该转子包括一个第一部分和一个第二部分，该第一部分包括该澄清腔室的外周壁，该第二部分包括轴件。因此可以选择乳化腔室和澄清腔室的尺寸，并且如果设置不同轴件之间的间隙以便包括该转子和定子，则可以使这些尺寸适合于提取工艺的特别的条件。根据特别的设置，该转子的第二部分包括一个连接到该第一部分上的碗形物的底部，和一些将该底部连接到该轴件上的幅条；或者该定子包括两个叠置的部分，这两个部分中的一个被挖出一个空腔，该空腔限定了该乳化腔室的外壁；另外该碗形物是一个将一种轻的相注入到该澄清腔室外面的可拆卸的部分。
因为该乳化腔室和澄清腔室的对齐伴随着从一个到另一个流入而不会阻碍由反向浆叶或者同类型的装置导致的液体的旋转所以在该乳化腔室和澄清腔室之间的流动运动更加均匀。
该窄的乳化腔室使得在该提取器下面的大的体积是畅通的，一些相的引入管道占用该提取器的下部，这些引入管道大致垂直于该乳化腔室的侧面延伸并且由引入管道的底部连接该乳化腔室。事实上这些管道用作保持管道，即在相进入该乳化腔室之前部分容器中充满一些相。然后在该乳化腔室中不可能吸取空气，因此保持进行恒定乳化的体积空间并且在该乳化中与在澄清中一样好地调整提取器的工作。
如果该转子轴件在一个延伸在该澄清腔室中的部分处具有一个增加的半径使得通向该乳化腔室，则获得了另一个有利的布置。
只要该轴件稍微具有一个外缘就可以禁止另一个可能的朝向该乳化腔室的下游的空气入口，该外缘在该腔室最宽的地方浸入在该澄清腔室的液体中。
如果相的一些中间腔室彼此连通，则实现了值得在这里提出的最后一个改进，其中这些中间腔室位于该澄清腔室的下游并且朝向下游被一些环形排出孔限定。
从而获得的相等的压力可以降低有关该界面位置的不确定性。
所有这些改进以及其它将参照附图2显现出来，图2示出了一个本发明的优选实施例。该壳体(定子)在这里用附图标记25表示，该转子用附图标记26表示，转子的旋转轴用附图标记27表示。该转子26还包括一个碗形物28，该碗形物28延伸到该壳体25的顶部，该转子26还包括一个与轴27同轴的轴件29，该轴件29在碗形物28下面延伸，几乎达到该壳体25的底部并且还在该碗形物28的内部。该乳化腔室32被该轴件29和该壳体25的壁(比在现有的实施中更厚)限定；该乳化腔室32通过一个环形唇型物69以一定的高度延伸到该碗形物28的内部，该环形唇型物69从该壳体25伸出并且用于限定该乳化腔室32，以便避免液体位于碗形物28和壳体25之间的间隙中。在所述的定子的下部存在一些浆叶61，例如在启动存在有液体的该装置的情况下所述的浆叶允许输送在上述的间隙中存在的液体。该乳化腔室32由两种相的一些进入管道30和31提供，这些管道30和31大致垂直地在该乳化腔室的整个高度上延伸，并且通过一个垂直结合管道34和一个内部孔33连接该乳化腔室32。这些液体相始终填充该管道30和31中的大部分，并且仅仅在已经穿过孔33之后才进行旋转。
该轴件29的顶部装有一个套筒形可拆卸部分35，通过构成一个盘片38，该可拆卸部分35的半径朝向底部增加，其中该盘片38使得澄清腔室36围绕自身延伸的截面减小。该待澄清的保持的液体体积被可拆卸部分35的所选的体积和一个环形排出口37所决定，该环形排出口37的内径小于该盘片38的半径，使得该盘片38被被浸渍并且防止空气从下游进入到该乳化腔室中，正如从管道30和31排出的该液体提供了对上游的同样的保护。该可拆卸部分35还带有一些在该澄清腔室36中驱动的液体的浆叶56。
在该排出孔外延伸一个内部腔室39，该内部腔室用于轻的相，该中间腔室通向该轻的相的收集环40，该收集环40能够设置成螺旋形，即该收集环的底部在达到出口管道41之前是不平坦的，以便有利于流出到该分离装置之外。在该碗形物中挖出的管道42允许重的相从该澄清腔室36出来并且加入到一个用于重的相的中间腔室43中并且从一个第二环形排出孔44排出该重的相。该重的相然后与一个收集环45连通，该收集环还可能是螺旋形或者凹凸不平的，然后该重的相从一个出口管道46离开该分离装置，该出口管道46通向该收集环45的最低的点。一种连接47将这些中间腔室39和43相连，并且使得其中的压力相等，从而减少在该澄清腔室36中界面48的位置的不稳定参数。注意到这些环形排出口37和44都是两个可移动部件，因此允许用其它的用于改变该分离装置的调节条件的部件代替它们。因此该碗形物28包括一个带有螺纹的底部57，该底部57的卸除允许了卸下该轴件29，然后卸下该澄清装置的可拆卸部分35，该可拆卸部分35被固定或者连接在带有螺纹的底部57上，并且用一些辐条66连接到该澄清装置上。另外，该壳体25包括一个上部分67和一个下部分68，所述的上下部分通过对中调整和一些密封垫彼此上下叠置。该下部分68含有一些管道30和31，该乳化腔室32就在下部分68中挖出；该上部分67含有该碗形物28。
这个结构提供了该提取器的模块化，所述的模块化构成了本发明的主要优势该转子26可以包括一些轴件29和从一些相应的拥有不同尺寸的组中选择的碗形物28，同样该壳体29可以包括一些上部分和一些下部分67和68，这些上下部分从一些相应的拥有不同尺寸的组中选择，这些上下部分尤其是用于该碗形物28和该乳化腔室32的空腔。
因此该乳化腔室32和碗形物28的尺寸可以由使用者根据下面的待实施的方法进行选择建立乳化的期望的剪切强度取决于该乳化腔室32的宽度；建立所述的相的分离所期望的离心强度取决于该碗形物28的半径；所期望的存货体积取决于该碗形物28的高度。将不必视图通过改变转子26的旋转速度来改进该方法。调节该容纳所述的相的碗形物28的体积的其它可能在于用另一个其内边缘具有一个不同的半径的部件代替该排出孔37。
该碗形物28因此在该带螺纹的底部57外面，包括一个含有该澄清腔室36的外壁的主要主体50，该主体50因此仅仅通过所述的注入37孔决定所述的容纳在该碗形物28中的相的体积；最后在顶部，该碗形物28包括一个带螺纹的盖58(支撑该轴27)，该盖58允许在被拧下时卸下该排出孔44。在已经从该壳体25上除去该盖59之后，该完整的转子26可以从该壳体25上卸下。
一个导流板49延伸到主体50的顶部，该主体50属于该转子，并且该主体50具有所述的中间腔室。
最后，该提取器在该壳体25的下面包括一对旋转件51和52，这两个旋转件51和52都挖空有垂直的排出管道53和54，所述的排出管道中的第一个排出管道通向抽取管道55，该抽取管道55设置在碗形物28的下面，以便进行提取混合液体，第二个排出管道通向该管道34的底部以便使该提取器变空。
对于相同的残留总量来说，在一个模型中所处理的供给相的流量比用现有的装置(具有一个对保持的溶质进行提取的提取率)大3倍。
权利要求
1.两种液体相的离心提取器，包括一个围绕一个旋转轴(27)旋转的中央转子(26)，该中央转子(26)包括一个碗形物(28)；一个定子(25)；一个澄清腔室(36)，该澄清腔室(36)容纳在该转子的碗形物中；和一个乳化腔室(32)，该乳化腔室容纳在该转子和定子之间，这些乳化腔室(32)和澄清腔室(36)彼此连通，该乳化腔室设置在该澄清腔室的上游，其特征在于，这些乳化腔室和澄清腔室在该转子的轴线上连续对齐，该转子包括一个轴件(29)，该轴件(29)限定了该乳化腔室。
2.根据权利要求
1所述的提取器，其特征在于，该定子(25)和转子(26)包括一些可分离的连接部分，该转子包括一个第一部分(50)和一个第二部分，该第一部分包括该澄清腔室的外缘壁，该第二部分包括该轴件(29)。
3.根据权利要求
2所述的提取器，其特征在于，该转子的第二部分包括碗形物(28)的连接到该第一部分(50)上的底部(57)，一些将底部(57)连接到该轴件(29)上的辐条(66)。
4.根据权利要求
2或者3所述的提取器，其特征在于，该定子(29)包括两个叠置的部分(67，68)，其中一个挖有一个用于该碗形物的空腔，另一个挖有限定了该乳化腔室(29)的外壁的空腔。
5.根据权利要求
1-4中任一项所述的提取器，其特征在于，该澄清腔室具有比该乳化腔室的半径大的半径。
6.根据权利要求
1-5中任一项所述的提取器，其特征在于，该乳化腔室连通到引导和保持所述的相的管道(30，31)，所述的管道(30，31)大致垂直于该乳化腔室的侧面延伸并且其下端部通向该乳化腔室的一个下端部。
7.根据权利要求
1-6中任一项所述的提取器，其特征在于，该转子的轴件在一个部分(38)上具有增加的半径，该部分(38)在该澄清腔室中延伸，该澄清腔室通向该乳化腔室，所述的部分(38)具有比该碗形物(28)的一个部分(37)的开口半径大的半径，一个轻的液体相从该部分(37)流出到该澄清腔室(36)的外面。
8.根据权利要求
1-7任一项所述的提取器，其特征在于，所述的相的中间腔室(39，43)位于该澄清腔室的下游并且由环形排出孔(37，44)限定，这些中间腔室(39，43)彼此连通。
9.根据权利要求
1-8中任一项所述的提取器，其特征在于，该轴件在该澄清腔室中延伸并且包括一些桨叶。
10.根据权利要求
1-9中任一项所述的提取器，其特征在于，该提取器包括一些在该澄清腔室的下游的所述的相的收集环(40，45)，并且收集环具有朝向该分离装置的出口孔倾斜的底部。
11.根据权利要求
1-10中任一项所述的提取器，其特征在于，该碗形物(28)包括一个将一种轻的相注入到该澄清腔室(36)外面的可拆卸的部分(37)。
12.根据权利要求
1-11中任一项所述的提取器，其特征在于，该定子(25)包括一个环形的唇形物(69)，该唇形物用于限定该乳化腔室(32)并且在该碗形物(28)中延伸。
专利摘要
本发明的液－液离心提取器包括通过在转子上加入一个轴件(29)而对齐的一个乳化室(32)和一个澄清室(36)，特别通过允许自由选择这些腔室的尺寸，该提取器允许调节流量和运转。
文档编号G21C19/42GKCN1615180SQ03800951
公开日2005年5月11日 申请日期2003年6月27日
发明者P·里瓦利耶, J·杜哈梅特, F·冈迪 申请人:法国原子能委员会导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan