萃(cui)取(qu)(qu)設(she)(she)備(bei)又稱萃(cui)取(qu)(qu)器,一(yi)類用(yong)于萃(cui)取(qu)(qu)操作的傳質設(she)(she)備(bei),能夠(gou)使萃(cui)取(qu)(qu)劑(ji)與料(liao)液(ye)良好接(jie)觸(chu)(chu),實現料(liao)液(ye)所(suo)含組(zu)分的完善(shan)分離,有分級接(jie)觸(chu)(chu)和(he)微(wei)分接(jie)觸(chu)(chu)兩類。在(zai)萃(cui)取(qu)(qu)設(she)(she)備(bei)中(zhong)(zhong),通常是一(yi)相(xiang)呈液(ye)滴狀(zhuang)態分散于另一(yi)相(xiang)中(zhong)(zhong),很(hen)少用(yong)液(ye)膜狀(zhuang)態分散的。
萃取(qu)設備類型很多,按(an)設備結(jie)構分為三(san)類:
混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)澄清(qing)器(qi)由混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)室(shi)(shi)(shi)和(he)澄清(qing)室(shi)(shi)(shi)兩(liang)部分(fen)組(zu)成(cheng),屬于(yu)分(fen)級(ji)接觸傳質設(she)備。混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)室(shi)(shi)(shi)中裝有(you)攪拌(ban)(ban)器(qi),用(yong)(yong)以(yi)(yi)(yi)促進液滴破碎和(he)均勻混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)。有(you)些攪拌(ban)(ban)器(qi)能從其下方抽汲重(zhong)相(xiang)(xiang),借此(ci)保證重(zhong)相(xiang)(xiang)在(zai)級(ji)間流轉(zhuan)。澄清(qing)室(shi)(shi)(shi)是(shi)水平(ping)截(jie)面積(ji)較大(da)的(de)空室(shi)(shi)(shi),有(you)時裝有(you)導板和(he)絲網(wang),用(yong)(yong)以(yi)(yi)(yi)加(jia)速(su)液滴的(de)凝聚分(fen)層。根據(ju)分(fen)離要求,混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)澄清(qing)器(qi)可以(yi)(yi)(yi)單(dan)級(ji)使(shi)用(yong)(yong),也可以(yi)(yi)(yi)組(zu)成(cheng)級(ji)聯(lian)。當級(ji)聯(lian)逆流操(cao)作時,料液和(he)萃(cui)取劑分(fen)別(bie)加(jia)到級(ji)聯(lian)兩(liang)端的(de)級(ji)中,萃(cui)余液和(he)萃(cui)取液則在(zai)相(xiang)(xiang)反位置(zhi)的(de)級(ji)中導出(chu)。混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)室(shi)(shi)(shi)的(de)工作容積(ji)可從料液和(he)萃(cui)取劑的(de)總流量(liang)(liang)乘以(yi)(yi)(yi)萃(cui)取過程所需時間算(suan)出(chu)。澄清(qing)室(shi)(shi)(shi)的(de)水平(ping)截(jie)面積(ji),可從分(fen)散相(xiang)(xiang)液體的(de)流量(liang)(liang)除以(yi)(yi)(yi)液滴的(de)凝聚分(fen)層速(su)度算(suan)出(chu)。這些操(cao)作參數須經(jing)實(shi)驗測(ce)定。一般(ban)認為(wei)單(dan)位體積(ji)混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)室(shi)(shi)(shi)消耗(hao)相(xiang)(xiang)同(tong)的(de)攪拌(ban)(ban)功率時,級(ji)效(xiao)大(da)致相(xiang)(xiang)等。因此(ci),在(zai)放大(da)設(she)計時,可按(an)實(shi)測(ce)的(de)萃(cui)取時間與(yu)分(fen)層速(su)度設(she)計生(sheng)產設(she)備。混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)澄清(qing)器(qi)結(jie)構簡單(dan),級(ji)效(xiao)率高,放大(da)效(xiao)應小,能夠適應各種生(sheng)產規(gui)模,但投資和(he)運轉(zhuan)費用(yong)(yong)較大(da)。
萃取塔(ta)(ta)(ta)用于萃取的(de)塔(ta)(ta)(ta)設(she)備,有(you)填充塔(ta)(ta)(ta)、篩板塔(ta)(ta)(ta)、轉盤塔(ta)(ta)(ta)、脈動塔(ta)(ta)(ta)和振動板塔(ta)(ta)(ta)等。塔(ta)(ta)(ta)體都是直立(li)圓筒(tong)。輕相自塔(ta)(ta)(ta)底進入,由塔(ta)(ta)(ta)頂溢出;重相自塔(ta)(ta)(ta)頂加入,由塔(ta)(ta)(ta)底導出;兩者在塔(ta)(ta)(ta)內作(zuo)逆(ni)向流動。除篩板塔(ta)(ta)(ta)外,各(ge)種萃取塔(ta)(ta)(ta)大都屬于微分(fen)(fen)(fen)接觸(chu)傳質(zhi)設(she)備。塔(ta)(ta)(ta)的(de)中(zhong)部是工(gong)作(zuo)段(duan),兩端是分(fen)(fen)(fen)離段(duan),分(fen)(fen)(fen)別(bie)用于分(fen)(fen)(fen)散相液滴的(de)凝(ning)聚分(fen)(fen)(fen)層(ceng),以及連續相夾(jia)帶的(de)微細液滴的(de)沉降分(fen)(fen)(fen)離。在萃取用的(de)填充塔(ta)(ta)(ta)和篩板塔(ta)(ta)(ta)中(zhong),液體依靠自身的(de)能量進行分(fen)(fen)(fen)散和混合,因而設(she)備效能較低,只用于容易萃取或(huo)要求不高的(de)場合。
常用的萃取塔型有:
在工作(zuo)段(duan)中,等(deng)距離安裝一(yi)組環(huan)板,把工作(zuo)段(duan)分隔成一(yi)系(xi)列小(xiao)室,每室中心有(you)一(yi)旋(xuan)轉的圓(yuan)盤作(zuo)為攪拌器(qi)。這些圓(yuan)盤安裝在位于(yu)(yu)塔中心的主軸上,由(you)塔外的機械裝置帶動旋(xuan)轉。轉盤塔結構簡單,處理能力(li)大,有(you)相當高(gao)的分離效能,廣泛(fan)應用于(yu)(yu)石(shi)油(you)煉制工業和(he)石(shi)油(you)化工中。(見彩圖)
在工(gong)作段(duan)中裝置(zhi)成組篩(shai)板(ban)(無溢流(liu)(liu)(liu)管(guan)(guan)的)或(huo)填料。由脈(mo)動(dong)裝置(zhi)產(chan)生的脈(mo)動(dong)液(ye)流(liu)(liu)(liu),通過(guo)管(guan)(guan)道引入塔(ta)底,使(shi)全塔(ta)液(ye)體作往復脈(mo)動(dong)。脈(mo)動(dong)液(ye)流(liu)(liu)(liu)在篩(shai)板(ban)或(huo)填料間作高速相對運(yun)動(dong)產(chan)生渦流(liu)(liu)(liu),促使(shi)液(ye)滴細碎和均(jun)布。脈(mo)動(dong)塔(ta)能達到更高的分離效(xiao)能,但(dan)處理量較(jiao)小,常用(yong)于核燃料及稀有元(yuan)素工(gong)廠。
將篩(shai)板連成串,由裝(zhuang)于塔頂上(shang)方的(de)機械裝(zhuang)置帶動,在垂直方向作(zuo)往復運動,借此(ci)攪動液流,起著類(lei)似(si)于脈動塔中的(de)攪拌作(zuo)用。
萃取塔設計主(zhu)要是(shi)確(que)定塔的直(zhi)徑和(he)工作(zuo)(zuo)段高(gao)(gao)度。先從液體(ti)流量除以(yi)(yi)操作(zuo)(zuo)速(su)度,得(de)出塔截面,算出塔徑。然后根據塔的特性(xing)以(yi)(yi)及物(wu)系性(xing)質(zhi)和(he)分離(li)要求,確(que)定傳(chuan)質(zhi)單元(yuan)高(gao)(gao)度和(he)傳(chuan)質(zhi)單元(yuan)數,最后兩者相乘即(ji)得(de)塔的工作(zuo)(zuo)段高(gao)(gao)度。也有按當量高(gao)(gao)度與理論級數計算工作(zuo)(zuo)段高(gao)(gao)度的。
萃取(qu)專用的離(li)心(xin)(xin)(xin)(xin)機(ji),由于可以(yi)利(li)用離(li)心(xin)(xin)(xin)(xin)力加速液滴(di)的沉(chen)降分(fen)層,所(suo)以(yi)允許加劇(ju)攪拌使(shi)液滴(di)細碎,從而(er)強(qiang)化萃取(qu)操作。離(li)心(xin)(xin)(xin)(xin)萃取(qu)機(ji)有分(fen)級(ji)接(jie)觸和(he)微(wei)分(fen)接(jie)觸兩(liang)類。前者在離(li)心(xin)(xin)(xin)(xin)分(fen)離(li)機(ji)內(nei)(nei)加上攪拌裝置,形成單級(ji)或(huo)多(duo)級(ji)的離(li)心(xin)(xin)(xin)(xin)萃取(qu)機(ji),有路維斯塔式(shi)和(he)圓筒(tong)式(shi)離(li)心(xin)(xin)(xin)(xin)萃取(qu)機(ji)。后者的轉(zhuan)鼓內(nei)(nei)裝有多(duo)層同心(xin)(xin)(xin)(xin)圓筒(tong),筒(tong)壁開孔,使(shi)液體兼有膜狀與(yu)滴(di)狀分(fen)散,如波德比爾涅克式(shi)離(li)心(xin)(xin)(xin)(xin)萃取(qu)機(ji)。離(li)心(xin)(xin)(xin)(xin)萃取(qu)機(ji)特別(bie)適(shi)用于兩(liang)相密(mi)度差很小或(huo)易乳化的物(wu)系(xi),由于物(wu)料在機(ji)內(nei)(nei)的停留時(shi)間很短,因而(er)也適(shi)用于化學和(he)物(wu)理(li)性質不穩定的物(wu)質的萃取(qu)。