萃(cui)(cui)取設(she)(she)備又稱萃(cui)(cui)取器(qi),一類(lei)用(yong)于萃(cui)(cui)取操作的傳質設(she)(she)備,能夠使萃(cui)(cui)取劑(ji)與料液(ye)良(liang)好(hao)接觸(chu)(chu),實現料液(ye)所(suo)含組分(fen)的完善(shan)分(fen)離(li),有分(fen)級接觸(chu)(chu)和微分(fen)接觸(chu)(chu)兩(liang)類(lei)。在萃(cui)(cui)取設(she)(she)備中,通常(chang)是一相(xiang)呈液(ye)滴狀(zhuang)態(tai)分(fen)散(san)于另一相(xiang)中,很(hen)少用(yong)液(ye)膜狀(zhuang)態(tai)分(fen)散(san)的。
萃取設備(bei)類型很多(duo),按設備(bei)結構(gou)分為三類:
混(hun)(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)澄(cheng)清(qing)器由混(hun)(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)室和(he)澄(cheng)清(qing)室兩部分(fen)組成,屬于分(fen)級(ji)接觸(chu)傳(chuan)質設備。混(hun)(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)室中(zhong)裝有(you)攪拌(ban)(ban)器,用以(yi)(yi)促進液(ye)滴破碎(sui)和(he)均(jun)勻混(hun)(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)。有(you)些(xie)攪拌(ban)(ban)器能從(cong)其下方(fang)抽(chou)汲重相(xiang)(xiang),借此保證重相(xiang)(xiang)在(zai)級(ji)間流轉。澄(cheng)清(qing)室是水(shui)(shui)平(ping)截(jie)面積較大(da)的(de)(de)空室,有(you)時(shi)裝有(you)導板和(he)絲網,用以(yi)(yi)加速(su)(su)液(ye)滴的(de)(de)凝(ning)聚分(fen)層。根(gen)據分(fen)離要求(qiu),混(hun)(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)澄(cheng)清(qing)器可(ke)以(yi)(yi)單級(ji)使用,也(ye)可(ke)以(yi)(yi)組成級(ji)聯(lian)(lian)。當級(ji)聯(lian)(lian)逆流操作(zuo)(zuo)時(shi),料(liao)液(ye)和(he)萃取(qu)(qu)(qu)劑分(fen)別加到級(ji)聯(lian)(lian)兩端的(de)(de)級(ji)中(zhong),萃余液(ye)和(he)萃取(qu)(qu)(qu)液(ye)則在(zai)相(xiang)(xiang)反位(wei)置的(de)(de)級(ji)中(zhong)導出(chu)。混(hun)(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)室的(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)容積可(ke)從(cong)料(liao)液(ye)和(he)萃取(qu)(qu)(qu)劑的(de)(de)總(zong)流量乘以(yi)(yi)萃取(qu)(qu)(qu)過(guo)程所(suo)需時(shi)間算出(chu)。澄(cheng)清(qing)室的(de)(de)水(shui)(shui)平(ping)截(jie)面積,可(ke)從(cong)分(fen)散相(xiang)(xiang)液(ye)體(ti)的(de)(de)流量除以(yi)(yi)液(ye)滴的(de)(de)凝(ning)聚分(fen)層速(su)(su)度算出(chu)。這些(xie)操作(zuo)(zuo)參數須經實驗測定(ding)。一(yi)般認為單位(wei)體(ti)積混(hun)(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)室消耗(hao)相(xiang)(xiang)同的(de)(de)攪拌(ban)(ban)功率時(shi),級(ji)效大(da)致相(xiang)(xiang)等。因(yin)此,在(zai)放大(da)設計時(shi),可(ke)按(an)實測的(de)(de)萃取(qu)(qu)(qu)時(shi)間與分(fen)層速(su)(su)度設計生(sheng)產(chan)設備。混(hun)(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)澄(cheng)清(qing)器結構簡單,級(ji)效率高,放大(da)效應(ying)(ying)小,能夠適應(ying)(ying)各種生(sheng)產(chan)規模,但投資(zi)和(he)運轉費用較大(da)。
萃取(qu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)用于萃取(qu)的(de)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)設(she)備(bei),有填(tian)充(chong)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)、篩板塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)、轉盤塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)、脈動塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)和振動板塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)等(deng)。塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)體都(dou)是直立(li)圓筒(tong)。輕相(xiang)自塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)底進(jin)入,由(you)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂溢出(chu);重相(xiang)自塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂加入,由(you)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)底導出(chu);兩(liang)者(zhe)在塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)內作逆向流動。除篩板塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)外,各種(zhong)萃取(qu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)大都(dou)屬于微(wei)分(fen)接觸傳質設(she)備(bei)。塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)中部是工作段(duan),兩(liang)端是分(fen)離(li)段(duan),分(fen)別用于分(fen)散相(xiang)液滴的(de)凝聚分(fen)層(ceng),以及(ji)連續(xu)相(xiang)夾(jia)帶的(de)微(wei)細液滴的(de)沉(chen)降分(fen)離(li)。在萃取(qu)用的(de)填(tian)充(chong)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)和篩板塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)中,液體依靠自身的(de)能(neng)量(liang)進(jin)行分(fen)散和混合,因而設(she)備(bei)效(xiao)能(neng)較低,只(zhi)用于容易萃取(qu)或要(yao)求不(bu)高的(de)場(chang)合。
常用(yong)的萃取塔型有:
在工(gong)作段中(zhong)(zhong),等距(ju)離安裝(zhuang)一組環板(ban),把(ba)工(gong)作段分(fen)隔成一系列小室(shi),每室(shi)中(zhong)(zhong)心有(you)一旋轉的圓盤(pan)作為攪拌(ban)器。這些(xie)圓盤(pan)安裝(zhuang)在位于塔(ta)中(zhong)(zhong)心的主軸上,由塔(ta)外的機(ji)械裝(zhuang)置(zhi)帶動(dong)旋轉。轉盤(pan)塔(ta)結構簡單,處理能(neng)力大,有(you)相當高的分(fen)離效(xiao)能(neng),廣泛應用于石(shi)油(you)煉(lian)制工(gong)業和石(shi)油(you)化(hua)工(gong)中(zhong)(zhong)。(見彩圖)
在工(gong)作(zuo)段中裝置(zhi)成組篩(shai)板(ban)(無溢(yi)流管(guan)的)或(huo)(huo)填料(liao)。由脈動(dong)裝置(zhi)產生的脈動(dong)液(ye)流,通過管(guan)道引入塔底,使全塔液(ye)體作(zuo)往復脈動(dong)。脈動(dong)液(ye)流在篩(shai)板(ban)或(huo)(huo)填料(liao)間作(zuo)高速(su)相(xiang)對運動(dong)產生渦流,促使液(ye)滴(di)細(xi)碎(sui)和均(jun)布。脈動(dong)塔能達到更高的分離效能,但處理量(liang)較(jiao)小,常用于核(he)燃料(liao)及(ji)稀有元素工(gong)廠。
將篩板連(lian)成串,由裝于塔頂上方的(de)機械裝置帶動(dong),在垂直方向作往復運動(dong),借此攪(jiao)(jiao)動(dong)液流,起著類似于脈(mo)動(dong)塔中的(de)攪(jiao)(jiao)拌作用(yong)。
萃(cui)取塔(ta)(ta)設計(ji)主要是確(que)定(ding)塔(ta)(ta)的直徑(jing)和工作段高(gao)度(du)。先從液體流量除以(yi)操(cao)作速度(du),得出(chu)塔(ta)(ta)截(jie)面,算(suan)出(chu)塔(ta)(ta)徑(jing)。然后(hou)根據塔(ta)(ta)的特性(xing)以(yi)及物系性(xing)質和分(fen)離要求,確(que)定(ding)傳(chuan)質單元高(gao)度(du)和傳(chuan)質單元數(shu),最后(hou)兩(liang)者相乘(cheng)即得塔(ta)(ta)的工作段高(gao)度(du)。也有按當量高(gao)度(du)與理論級(ji)數(shu)計(ji)算(suan)工作段高(gao)度(du)的。
萃(cui)(cui)(cui)(cui)取專用的離(li)(li)心(xin)(xin)機(ji)(ji)(ji),由于(yu)可以利用離(li)(li)心(xin)(xin)力(li)加速(su)液滴的沉降分(fen)(fen)(fen)層,所以允(yun)許加劇攪(jiao)拌使(shi)液滴細(xi)碎,從而強化萃(cui)(cui)(cui)(cui)取操作。離(li)(li)心(xin)(xin)萃(cui)(cui)(cui)(cui)取機(ji)(ji)(ji)有(you)(you)分(fen)(fen)(fen)級(ji)接觸(chu)和微分(fen)(fen)(fen)接觸(chu)兩類。前(qian)者在離(li)(li)心(xin)(xin)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)機(ji)(ji)(ji)內加上攪(jiao)拌裝(zhuang)置(zhi),形成單級(ji)或(huo)多(duo)級(ji)的離(li)(li)心(xin)(xin)萃(cui)(cui)(cui)(cui)取機(ji)(ji)(ji),有(you)(you)路維斯塔(ta)式和圓(yuan)筒(tong)(tong)式離(li)(li)心(xin)(xin)萃(cui)(cui)(cui)(cui)取機(ji)(ji)(ji)。后者的轉鼓內裝(zhuang)有(you)(you)多(duo)層同心(xin)(xin)圓(yuan)筒(tong)(tong),筒(tong)(tong)壁開孔,使(shi)液體(ti)兼有(you)(you)膜狀(zhuang)(zhuang)與(yu)滴狀(zhuang)(zhuang)分(fen)(fen)(fen)散,如波德比爾(er)涅克式離(li)(li)心(xin)(xin)萃(cui)(cui)(cui)(cui)取機(ji)(ji)(ji)。離(li)(li)心(xin)(xin)萃(cui)(cui)(cui)(cui)取機(ji)(ji)(ji)特別適(shi)用于(yu)兩相密度差很(hen)小或(huo)易乳化的物系,由于(yu)物料在機(ji)(ji)(ji)內的停留時間很(hen)短,因而也適(shi)用于(yu)化學(xue)和物理性質(zhi)不穩定(ding)的物質(zhi)的萃(cui)(cui)(cui)(cui)取。