萃(cui)取(qu)(qu)設(she)備(bei)又稱萃(cui)取(qu)(qu)器,一(yi)(yi)類用(yong)于(yu)萃(cui)取(qu)(qu)操(cao)作的傳質設(she)備(bei),能(neng)夠(gou)使萃(cui)取(qu)(qu)劑(ji)與料(liao)液(ye)(ye)良(liang)好接(jie)觸(chu),實現料(liao)液(ye)(ye)所含組分的完善分離,有分級接(jie)觸(chu)和微分接(jie)觸(chu)兩類。在萃(cui)取(qu)(qu)設(she)備(bei)中(zhong),通(tong)常是一(yi)(yi)相呈液(ye)(ye)滴狀態分散于(yu)另一(yi)(yi)相中(zhong),很少用(yong)液(ye)(ye)膜狀態分散的。
萃(cui)取設備(bei)類(lei)型很多,按(an)設備(bei)結(jie)構(gou)分(fen)為三類(lei):
混(hun)合(he)澄(cheng)(cheng)清(qing)器(qi)由混(hun)合(he)室(shi)(shi)和(he)澄(cheng)(cheng)清(qing)室(shi)(shi)兩部(bu)分(fen)(fen)組(zu)成(cheng)(cheng),屬于(yu)分(fen)(fen)級接(jie)觸傳質(zhi)設備。混(hun)合(he)室(shi)(shi)中(zhong)裝有攪(jiao)拌器(qi),用(yong)以(yi)促進液(ye)滴破碎和(he)均勻混(hun)合(he)。有些攪(jiao)拌器(qi)能(neng)從其下(xia)方抽汲重相(xiang)(xiang),借此(ci)保(bao)證重相(xiang)(xiang)在級間(jian)流轉(zhuan)。澄(cheng)(cheng)清(qing)室(shi)(shi)是水(shui)(shui)平截(jie)面(mian)積較大的(de)空(kong)室(shi)(shi),有時(shi)(shi)(shi)裝有導板和(he)絲網,用(yong)以(yi)加速液(ye)滴的(de)凝聚分(fen)(fen)層(ceng)。根據分(fen)(fen)離要求,混(hun)合(he)澄(cheng)(cheng)清(qing)器(qi)可(ke)(ke)以(yi)單級使用(yong),也可(ke)(ke)以(yi)組(zu)成(cheng)(cheng)級聯(lian)。當級聯(lian)逆流操作(zuo)(zuo)時(shi)(shi)(shi),料(liao)液(ye)和(he)萃取(qu)劑(ji)分(fen)(fen)別(bie)加到級聯(lian)兩端的(de)級中(zhong),萃余液(ye)和(he)萃取(qu)液(ye)則在相(xiang)(xiang)反(fan)位置的(de)級中(zhong)導出。混(hun)合(he)室(shi)(shi)的(de)工作(zuo)(zuo)容積可(ke)(ke)從料(liao)液(ye)和(he)萃取(qu)劑(ji)的(de)總流量乘以(yi)萃取(qu)過程所需時(shi)(shi)(shi)間(jian)算出。澄(cheng)(cheng)清(qing)室(shi)(shi)的(de)水(shui)(shui)平截(jie)面(mian)積,可(ke)(ke)從分(fen)(fen)散相(xiang)(xiang)液(ye)體的(de)流量除以(yi)液(ye)滴的(de)凝聚分(fen)(fen)層(ceng)速度算出。這些操作(zuo)(zuo)參數須(xu)經實(shi)驗測(ce)定。一般認為(wei)單位體積混(hun)合(he)室(shi)(shi)消耗(hao)相(xiang)(xiang)同的(de)攪(jiao)拌功率時(shi)(shi)(shi),級效(xiao)大致相(xiang)(xiang)等。因此(ci),在放大設計(ji)時(shi)(shi)(shi),可(ke)(ke)按(an)實(shi)測(ce)的(de)萃取(qu)時(shi)(shi)(shi)間(jian)與分(fen)(fen)層(ceng)速度設計(ji)生產設備。混(hun)合(he)澄(cheng)(cheng)清(qing)器(qi)結(jie)構簡單,級效(xiao)率高,放大效(xiao)應小,能(neng)夠適應各種生產規(gui)模,但投資(zi)和(he)運轉(zhuan)費用(yong)較大。
萃(cui)取(qu)(qu)(qu)塔(ta)(ta)(ta)用(yong)于(yu)(yu)萃(cui)取(qu)(qu)(qu)的(de)塔(ta)(ta)(ta)設(she)備,有(you)填(tian)(tian)充塔(ta)(ta)(ta)、篩(shai)板(ban)(ban)塔(ta)(ta)(ta)、轉盤塔(ta)(ta)(ta)、脈動(dong)塔(ta)(ta)(ta)和振動(dong)板(ban)(ban)塔(ta)(ta)(ta)等。塔(ta)(ta)(ta)體都(dou)是直立(li)圓筒(tong)。輕(qing)相(xiang)(xiang)自塔(ta)(ta)(ta)底進(jin)入(ru),由(you)塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)溢出(chu);重(zhong)相(xiang)(xiang)自塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)加入(ru),由(you)塔(ta)(ta)(ta)底導出(chu);兩(liang)者在塔(ta)(ta)(ta)內作逆向(xiang)流動(dong)。除(chu)篩(shai)板(ban)(ban)塔(ta)(ta)(ta)外(wai),各種萃(cui)取(qu)(qu)(qu)塔(ta)(ta)(ta)大都(dou)屬(shu)于(yu)(yu)微分(fen)(fen)接(jie)觸傳質設(she)備。塔(ta)(ta)(ta)的(de)中部是工作段,兩(liang)端(duan)是分(fen)(fen)離段,分(fen)(fen)別用(yong)于(yu)(yu)分(fen)(fen)散(san)相(xiang)(xiang)液滴的(de)凝(ning)聚分(fen)(fen)層,以及(ji)連(lian)續相(xiang)(xiang)夾帶的(de)微細(xi)液滴的(de)沉降分(fen)(fen)離。在萃(cui)取(qu)(qu)(qu)用(yong)的(de)填(tian)(tian)充塔(ta)(ta)(ta)和篩(shai)板(ban)(ban)塔(ta)(ta)(ta)中,液體依靠自身的(de)能量進(jin)行分(fen)(fen)散(san)和混合(he),因(yin)而(er)設(she)備效能較低,只用(yong)于(yu)(yu)容易(yi)萃(cui)取(qu)(qu)(qu)或要(yao)求不高(gao)的(de)場合(he)。
常用的萃取塔型(xing)有(you):
在(zai)工作段(duan)中(zhong)(zhong),等(deng)距離(li)安(an)裝一組環板,把工作段(duan)分(fen)隔(ge)成一系列小(xiao)室,每室中(zhong)(zhong)心有(you)一旋轉(zhuan)的圓(yuan)盤作為攪拌(ban)器(qi)。這(zhe)些圓(yuan)盤安(an)裝在(zai)位于塔(ta)中(zhong)(zhong)心的主軸(zhou)上,由(you)塔(ta)外的機械裝置(zhi)帶動旋轉(zhuan)。轉(zhuan)盤塔(ta)結構簡單,處理能力(li)大,有(you)相當高(gao)的分(fen)離(li)效能,廣泛應用于石油煉制(zhi)工業和石油化工中(zhong)(zhong)。(見彩圖)
在工作段中(zhong)裝置成(cheng)組篩板(無(wu)溢流(liu)(liu)管的)或(huo)填料。由脈(mo)動(dong)(dong)(dong)裝置產生的脈(mo)動(dong)(dong)(dong)液流(liu)(liu),通過管道引(yin)入(ru)塔底,使(shi)全塔液體作往復脈(mo)動(dong)(dong)(dong)。脈(mo)動(dong)(dong)(dong)液流(liu)(liu)在篩板或(huo)填料間作高速相對運動(dong)(dong)(dong)產生渦流(liu)(liu),促使(shi)液滴細碎(sui)和均布(bu)。脈(mo)動(dong)(dong)(dong)塔能(neng)(neng)達(da)到更(geng)高的分離(li)效能(neng)(neng),但處理量較小(xiao),常用于核燃料及稀(xi)有元素工廠(chang)。
將篩板連成串,由裝(zhuang)于塔頂上方的機械(xie)裝(zhuang)置帶動(dong)(dong),在垂直方向作往復(fu)運動(dong)(dong),借此攪(jiao)動(dong)(dong)液(ye)流,起著類(lei)似于脈動(dong)(dong)塔中的攪(jiao)拌作用。
萃取(qu)塔(ta)設計(ji)主要是確定塔(ta)的(de)(de)直徑和(he)工作段(duan)高(gao)度(du)(du)(du)(du)。先從液體流量除以操作速(su)度(du)(du)(du)(du),得出塔(ta)截面(mian),算(suan)出塔(ta)徑。然后根據塔(ta)的(de)(de)特性以及物系性質(zhi)和(he)分離要求,確定傳質(zhi)單元高(gao)度(du)(du)(du)(du)和(he)傳質(zhi)單元數(shu)(shu),最(zui)后兩者(zhe)相乘(cheng)即(ji)得塔(ta)的(de)(de)工作段(duan)高(gao)度(du)(du)(du)(du)。也有按當量高(gao)度(du)(du)(du)(du)與理論級數(shu)(shu)計(ji)算(suan)工作段(duan)高(gao)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)。
萃(cui)取(qu)(qu)專(zhuan)用(yong)(yong)的(de)離(li)心(xin)(xin)(xin)機(ji),由(you)于可以利用(yong)(yong)離(li)心(xin)(xin)(xin)力(li)加速液滴(di)的(de)沉降分(fen)層,所以允許加劇(ju)攪拌(ban)使(shi)液滴(di)細碎,從而(er)強化(hua)萃(cui)取(qu)(qu)操作。離(li)心(xin)(xin)(xin)萃(cui)取(qu)(qu)機(ji)有分(fen)級(ji)(ji)接觸和微分(fen)接觸兩(liang)類。前者在離(li)心(xin)(xin)(xin)分(fen)離(li)機(ji)內加上攪拌(ban)裝置,形成單級(ji)(ji)或多級(ji)(ji)的(de)離(li)心(xin)(xin)(xin)萃(cui)取(qu)(qu)機(ji),有路維(wei)斯塔式(shi)和圓(yuan)筒式(shi)離(li)心(xin)(xin)(xin)萃(cui)取(qu)(qu)機(ji)。后者的(de)轉鼓內裝有多層同心(xin)(xin)(xin)圓(yuan)筒,筒壁開孔,使(shi)液體兼有膜(mo)狀(zhuang)與滴(di)狀(zhuang)分(fen)散(san),如波德(de)比爾(er)涅克式(shi)離(li)心(xin)(xin)(xin)萃(cui)取(qu)(qu)機(ji)。離(li)心(xin)(xin)(xin)萃(cui)取(qu)(qu)機(ji)特別適(shi)(shi)用(yong)(yong)于兩(liang)相密度(du)差很小或易乳化(hua)的(de)物系,由(you)于物料在機(ji)內的(de)停留時間(jian)很短,因而(er)也適(shi)(shi)用(yong)(yong)于化(hua)學和物理性(xing)質不穩定的(de)物質的(de)萃(cui)取(qu)(qu)。