萃取(qu)(qu)設(she)備(bei)又稱萃取(qu)(qu)器,一類(lei)用于萃取(qu)(qu)操作(zuo)的(de)傳質設(she)備(bei),能夠使萃取(qu)(qu)劑與料(liao)液(ye)良好接觸,實現料(liao)液(ye)所含組分(fen)(fen)(fen)的(de)完善分(fen)(fen)(fen)離,有分(fen)(fen)(fen)級接觸和微分(fen)(fen)(fen)接觸兩類(lei)。在萃取(qu)(qu)設(she)備(bei)中(zhong),通(tong)常(chang)是一相呈液(ye)滴狀態(tai)分(fen)(fen)(fen)散于另一相中(zhong),很少用液(ye)膜(mo)狀態(tai)分(fen)(fen)(fen)散的(de)。
萃取設(she)備類型很多,按設(she)備結構分為三類:
混(hun)(hun)合(he)澄(cheng)(cheng)清(qing)(qing)(qing)器由(you)混(hun)(hun)合(he)室(shi)(shi)(shi)和(he)澄(cheng)(cheng)清(qing)(qing)(qing)室(shi)(shi)(shi)兩(liang)部分(fen)(fen)(fen)組成,屬于分(fen)(fen)(fen)級(ji)(ji)接觸(chu)傳(chuan)質設(she)備(bei)。混(hun)(hun)合(he)室(shi)(shi)(shi)中(zhong)裝有攪拌器,用以促進液滴(di)破碎和(he)均勻(yun)混(hun)(hun)合(he)。有些攪拌器能(neng)從(cong)其下方抽(chou)汲重相(xiang)(xiang),借(jie)此保證重相(xiang)(xiang)在(zai)級(ji)(ji)間流(liu)轉(zhuan)。澄(cheng)(cheng)清(qing)(qing)(qing)室(shi)(shi)(shi)是水平(ping)(ping)截(jie)面積(ji)較(jiao)(jiao)大的(de)(de)(de)(de)空室(shi)(shi)(shi),有時(shi)裝有導板和(he)絲網,用以加速液滴(di)的(de)(de)(de)(de)凝(ning)聚(ju)分(fen)(fen)(fen)層(ceng)(ceng)。根據(ju)分(fen)(fen)(fen)離要求,混(hun)(hun)合(he)澄(cheng)(cheng)清(qing)(qing)(qing)器可(ke)以單級(ji)(ji)使用,也(ye)可(ke)以組成級(ji)(ji)聯。當級(ji)(ji)聯逆(ni)流(liu)操作(zuo)時(shi),料(liao)液和(he)萃取(qu)劑(ji)(ji)分(fen)(fen)(fen)別加到(dao)級(ji)(ji)聯兩(liang)端(duan)的(de)(de)(de)(de)級(ji)(ji)中(zhong),萃余液和(he)萃取(qu)液則在(zai)相(xiang)(xiang)反(fan)位置(zhi)的(de)(de)(de)(de)級(ji)(ji)中(zhong)導出。混(hun)(hun)合(he)室(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)工作(zuo)容積(ji)可(ke)從(cong)料(liao)液和(he)萃取(qu)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)總流(liu)量(liang)乘(cheng)以萃取(qu)過程(cheng)所需(xu)時(shi)間算出。澄(cheng)(cheng)清(qing)(qing)(qing)室(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)水平(ping)(ping)截(jie)面積(ji),可(ke)從(cong)分(fen)(fen)(fen)散(san)相(xiang)(xiang)液體的(de)(de)(de)(de)流(liu)量(liang)除以液滴(di)的(de)(de)(de)(de)凝(ning)聚(ju)分(fen)(fen)(fen)層(ceng)(ceng)速度算出。這些操作(zuo)參(can)數須經實驗(yan)測定。一般認為單位體積(ji)混(hun)(hun)合(he)室(shi)(shi)(shi)消耗相(xiang)(xiang)同的(de)(de)(de)(de)攪拌功率時(shi),級(ji)(ji)效大致相(xiang)(xiang)等。因此,在(zai)放大設(she)計時(shi),可(ke)按(an)實測的(de)(de)(de)(de)萃取(qu)時(shi)間與分(fen)(fen)(fen)層(ceng)(ceng)速度設(she)計生產設(she)備(bei)。混(hun)(hun)合(he)澄(cheng)(cheng)清(qing)(qing)(qing)器結(jie)構簡單,級(ji)(ji)效率高(gao),放大效應小,能(neng)夠(gou)適應各種生產規模,但(dan)投資(zi)和(he)運轉(zhuan)費(fei)用較(jiao)(jiao)大。
萃取(qu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)用(yong)(yong)于萃取(qu)的(de)(de)(de)塔(ta)(ta)(ta)(ta)設備(bei)(bei),有填(tian)充(chong)塔(ta)(ta)(ta)(ta)、篩板(ban)塔(ta)(ta)(ta)(ta)、轉盤塔(ta)(ta)(ta)(ta)、脈動塔(ta)(ta)(ta)(ta)和(he)振動板(ban)塔(ta)(ta)(ta)(ta)等。塔(ta)(ta)(ta)(ta)體都是(shi)(shi)直立圓筒。輕(qing)相(xiang)自塔(ta)(ta)(ta)(ta)底(di)進入,由塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂溢出;重(zhong)相(xiang)自塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂加入,由塔(ta)(ta)(ta)(ta)底(di)導出;兩(liang)者在塔(ta)(ta)(ta)(ta)內作逆向流(liu)動。除篩板(ban)塔(ta)(ta)(ta)(ta)外,各種(zhong)萃取(qu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)大都屬于微(wei)分(fen)(fen)(fen)接觸傳質設備(bei)(bei)。塔(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)中部(bu)是(shi)(shi)工(gong)作段,兩(liang)端是(shi)(shi)分(fen)(fen)(fen)離段,分(fen)(fen)(fen)別用(yong)(yong)于分(fen)(fen)(fen)散相(xiang)液(ye)(ye)滴(di)的(de)(de)(de)凝聚分(fen)(fen)(fen)層,以及連續相(xiang)夾帶的(de)(de)(de)微(wei)細(xi)液(ye)(ye)滴(di)的(de)(de)(de)沉降分(fen)(fen)(fen)離。在萃取(qu)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)填(tian)充(chong)塔(ta)(ta)(ta)(ta)和(he)篩板(ban)塔(ta)(ta)(ta)(ta)中,液(ye)(ye)體依靠自身的(de)(de)(de)能(neng)量進行分(fen)(fen)(fen)散和(he)混合,因而設備(bei)(bei)效能(neng)較低,只用(yong)(yong)于容易萃取(qu)或要求不高的(de)(de)(de)場合。
常用的萃取(qu)塔型(xing)有:
在工作(zuo)段中,等距離(li)安(an)裝(zhuang)一組環板,把(ba)工作(zuo)段分隔成(cheng)一系列(lie)小室,每室中心有(you)一旋(xuan)轉的(de)圓(yuan)盤(pan)作(zuo)為(wei)攪(jiao)拌器。這些(xie)圓(yuan)盤(pan)安(an)裝(zhuang)在位于塔中心的(de)主軸(zhou)上,由塔外的(de)機(ji)械裝(zhuang)置(zhi)帶動旋(xuan)轉。轉盤(pan)塔結構(gou)簡(jian)單,處理(li)能力(li)大,有(you)相當高(gao)的(de)分離(li)效能,廣(guang)泛應用(yong)于石油(you)(you)煉制(zhi)工業和石油(you)(you)化(hua)工中。(見彩圖)
在工作(zuo)(zuo)段中裝(zhuang)置(zhi)成組篩板(無溢流管(guan)的(de))或(huo)填料。由(you)脈(mo)(mo)動(dong)(dong)裝(zhuang)置(zhi)產生的(de)脈(mo)(mo)動(dong)(dong)液(ye)流,通過管(guan)道(dao)引入塔底,使全塔液(ye)體作(zuo)(zuo)往(wang)復脈(mo)(mo)動(dong)(dong)。脈(mo)(mo)動(dong)(dong)液(ye)流在篩板或(huo)填料間(jian)作(zuo)(zuo)高速(su)相對運動(dong)(dong)產生渦流,促使液(ye)滴細碎和均布。脈(mo)(mo)動(dong)(dong)塔能(neng)達到更高的(de)分離效(xiao)能(neng),但處(chu)理量較小,常用于核燃料及稀有元(yuan)素工廠。
將篩板連成串,由裝于塔頂上方(fang)的機械裝置帶動(dong),在垂(chui)直(zhi)方(fang)向(xiang)作往復運動(dong),借此攪動(dong)液流,起著類(lei)似于脈(mo)動(dong)塔中的攪拌作用(yong)。
萃(cui)取(qu)塔(ta)(ta)設計(ji)主要是確定(ding)塔(ta)(ta)的直徑和(he)工(gong)作(zuo)段高度。先從液體流(liu)量除以(yi)操作(zuo)速(su)度,得(de)出塔(ta)(ta)截面,算出塔(ta)(ta)徑。然(ran)后根據塔(ta)(ta)的特性以(yi)及物系性質和(he)分離要求(qiu),確定(ding)傳(chuan)質單元高度和(he)傳(chuan)質單元數,最后兩者相(xiang)乘即得(de)塔(ta)(ta)的工(gong)作(zuo)段高度。也有按(an)當量高度與理論級數計(ji)算工(gong)作(zuo)段高度的。
萃(cui)取(qu)專用(yong)的(de)(de)離(li)(li)心(xin)(xin)機(ji)(ji)(ji),由(you)于可以(yi)(yi)利(li)用(yong)離(li)(li)心(xin)(xin)力加(jia)速液(ye)滴的(de)(de)沉降分(fen)(fen)層(ceng),所(suo)以(yi)(yi)允許加(jia)劇攪拌使(shi)液(ye)滴細碎(sui),從而強(qiang)化萃(cui)取(qu)操作。離(li)(li)心(xin)(xin)萃(cui)取(qu)機(ji)(ji)(ji)有(you)(you)分(fen)(fen)級接觸(chu)和微分(fen)(fen)接觸(chu)兩類(lei)。前(qian)者在離(li)(li)心(xin)(xin)分(fen)(fen)離(li)(li)機(ji)(ji)(ji)內加(jia)上攪拌裝(zhuang)置,形成單級或多(duo)級的(de)(de)離(li)(li)心(xin)(xin)萃(cui)取(qu)機(ji)(ji)(ji),有(you)(you)路維斯(si)塔(ta)式(shi)和圓筒(tong)(tong)式(shi)離(li)(li)心(xin)(xin)萃(cui)取(qu)機(ji)(ji)(ji)。后者的(de)(de)轉鼓內裝(zhuang)有(you)(you)多(duo)層(ceng)同心(xin)(xin)圓筒(tong)(tong),筒(tong)(tong)壁開孔,使(shi)液(ye)體(ti)兼(jian)有(you)(you)膜狀(zhuang)與(yu)滴狀(zhuang)分(fen)(fen)散,如波德(de)比爾(er)涅克式(shi)離(li)(li)心(xin)(xin)萃(cui)取(qu)機(ji)(ji)(ji)。離(li)(li)心(xin)(xin)萃(cui)取(qu)機(ji)(ji)(ji)特別適(shi)用(yong)于兩相密度差(cha)很小或易乳(ru)化的(de)(de)物(wu)系,由(you)于物(wu)料在機(ji)(ji)(ji)內的(de)(de)停留時間很短,因(yin)而也適(shi)用(yong)于化學和物(wu)理性質不穩(wen)定的(de)(de)物(wu)質的(de)(de)萃(cui)取(qu)。