萃取(qu)設(she)備(bei)又稱萃取(qu)器,一類用于(yu)萃取(qu)操作的(de)傳質設(she)備(bei),能夠使(shi)萃取(qu)劑與料液良好接(jie)觸,實現料液所含組分的(de)完善分離(li),有分級接(jie)觸和微分接(jie)觸兩類。在萃取(qu)設(she)備(bei)中,通常是一相呈液滴(di)狀態分散于(yu)另一相中,很少用液膜(mo)狀態分散的(de)。
萃取設備(bei)(bei)類(lei)型很(hen)多(duo),按(an)設備(bei)(bei)結(jie)構分為三類(lei):
混(hun)合(he)(he)(he)澄(cheng)(cheng)清(qing)器(qi)由(you)混(hun)合(he)(he)(he)室(shi)(shi)和(he)澄(cheng)(cheng)清(qing)室(shi)(shi)兩部分(fen)組成,屬于分(fen)級(ji)接觸傳質設(she)備。混(hun)合(he)(he)(he)室(shi)(shi)中裝(zhuang)有(you)攪(jiao)拌(ban)器(qi),用(yong)(yong)(yong)以促進液(ye)(ye)(ye)滴破碎和(he)均勻混(hun)合(he)(he)(he)。有(you)些攪(jiao)拌(ban)器(qi)能(neng)從(cong)其下方抽汲(ji)重相(xiang)(xiang),借此保證(zheng)重相(xiang)(xiang)在(zai)(zai)級(ji)間流(liu)轉。澄(cheng)(cheng)清(qing)室(shi)(shi)是水平截面積較大的(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)室(shi)(shi),有(you)時裝(zhuang)有(you)導板和(he)絲網,用(yong)(yong)(yong)以加速液(ye)(ye)(ye)滴的(de)(de)(de)(de)(de)凝(ning)聚分(fen)層。根據分(fen)離要(yao)求(qiu),混(hun)合(he)(he)(he)澄(cheng)(cheng)清(qing)器(qi)可(ke)以單級(ji)使用(yong)(yong)(yong),也可(ke)以組成級(ji)聯。當級(ji)聯逆流(liu)操(cao)作時,料液(ye)(ye)(ye)和(he)萃(cui)(cui)取(qu)劑分(fen)別加到級(ji)聯兩端的(de)(de)(de)(de)(de)級(ji)中,萃(cui)(cui)余液(ye)(ye)(ye)和(he)萃(cui)(cui)取(qu)液(ye)(ye)(ye)則在(zai)(zai)相(xiang)(xiang)反位置的(de)(de)(de)(de)(de)級(ji)中導出。混(hun)合(he)(he)(he)室(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)工作容(rong)積可(ke)從(cong)料液(ye)(ye)(ye)和(he)萃(cui)(cui)取(qu)劑的(de)(de)(de)(de)(de)總流(liu)量乘以萃(cui)(cui)取(qu)過程所需時間算(suan)出。澄(cheng)(cheng)清(qing)室(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)水平截面積,可(ke)從(cong)分(fen)散相(xiang)(xiang)液(ye)(ye)(ye)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)量除(chu)以液(ye)(ye)(ye)滴的(de)(de)(de)(de)(de)凝(ning)聚分(fen)層速度算(suan)出。這些操(cao)作參數須經實驗測定。一般認為單位體(ti)積混(hun)合(he)(he)(he)室(shi)(shi)消耗(hao)相(xiang)(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)攪(jiao)拌(ban)功率時,級(ji)效大致相(xiang)(xiang)等。因此,在(zai)(zai)放大設(she)計(ji)時,可(ke)按實測的(de)(de)(de)(de)(de)萃(cui)(cui)取(qu)時間與分(fen)層速度設(she)計(ji)生產設(she)備。混(hun)合(he)(he)(he)澄(cheng)(cheng)清(qing)器(qi)結構簡單,級(ji)效率高,放大效應小,能(neng)夠適應各種(zhong)生產規模,但投資和(he)運轉費(fei)用(yong)(yong)(yong)較大。
萃取(qu)塔(ta)用(yong)于萃取(qu)的(de)(de)(de)塔(ta)設備(bei),有填(tian)(tian)充塔(ta)、篩板塔(ta)、轉盤塔(ta)、脈動塔(ta)和(he)振動板塔(ta)等(deng)。塔(ta)體(ti)都是(shi)直立圓筒(tong)。輕相(xiang)(xiang)自塔(ta)底進(jin)入,由塔(ta)頂(ding)溢出(chu);重相(xiang)(xiang)自塔(ta)頂(ding)加(jia)入,由塔(ta)底導(dao)出(chu);兩者(zhe)在(zai)塔(ta)內作(zuo)逆向流動。除篩板塔(ta)外,各種萃取(qu)塔(ta)大都屬于微分(fen)接觸傳質設備(bei)。塔(ta)的(de)(de)(de)中(zhong)部是(shi)工作(zuo)段(duan),兩端是(shi)分(fen)離(li)段(duan),分(fen)別用(yong)于分(fen)散相(xiang)(xiang)液滴的(de)(de)(de)凝聚分(fen)層,以及連續相(xiang)(xiang)夾帶(dai)的(de)(de)(de)微細液滴的(de)(de)(de)沉降分(fen)離(li)。在(zai)萃取(qu)用(yong)的(de)(de)(de)填(tian)(tian)充塔(ta)和(he)篩板塔(ta)中(zhong),液體(ti)依靠自身的(de)(de)(de)能量進(jin)行分(fen)散和(he)混合,因而設備(bei)效(xiao)能較低,只用(yong)于容易萃取(qu)或要求不高的(de)(de)(de)場(chang)合。
常(chang)用的萃取塔型(xing)有:
在工(gong)作(zuo)段中(zhong),等距離(li)安裝(zhuang)(zhuang)一組環板,把工(gong)作(zuo)段分(fen)隔(ge)成(cheng)一系列(lie)小室,每室中(zhong)心(xin)有一旋(xuan)轉(zhuan)的圓(yuan)盤(pan)作(zuo)為攪(jiao)拌器。這些圓(yuan)盤(pan)安裝(zhuang)(zhuang)在位于塔(ta)中(zhong)心(xin)的主軸上,由塔(ta)外的機械(xie)裝(zhuang)(zhuang)置帶(dai)動旋(xuan)轉(zhuan)。轉(zhuan)盤(pan)塔(ta)結構簡單,處理(li)能(neng)力(li)大,有相當高的分(fen)離(li)效(xiao)能(neng),廣泛應用于石(shi)油煉(lian)制(zhi)工(gong)業和石(shi)油化工(gong)中(zhong)。(見彩圖)
在工(gong)作段中(zhong)裝(zhuang)置成組篩板(ban)(ban)(無溢(yi)流(liu)管的)或(huo)填料(liao)。由脈(mo)動裝(zhuang)置產生的脈(mo)動液(ye)(ye)流(liu),通過管道引入塔底,使全塔液(ye)(ye)體作往復脈(mo)動。脈(mo)動液(ye)(ye)流(liu)在篩板(ban)(ban)或(huo)填料(liao)間作高速(su)相對(dui)運動產生渦流(liu),促使液(ye)(ye)滴細碎(sui)和均布(bu)。脈(mo)動塔能達到更高的分離效能,但(dan)處理量(liang)較(jiao)小(xiao),常用于核(he)燃料(liao)及(ji)稀有(you)元素工(gong)廠。
將篩(shai)板連成串,由(you)裝(zhuang)于(yu)(yu)塔頂上方的機械裝(zhuang)置帶動,在垂直方向作往復運(yun)動,借(jie)此攪動液(ye)流,起著(zhu)類似于(yu)(yu)脈動塔中(zhong)的攪拌(ban)作用。
萃取塔設(she)計主要是確定(ding)塔的(de)(de)直徑(jing)和工作(zuo)段高度。先從(cong)液(ye)體流量除(chu)以(yi)操作(zuo)速度,得出塔截面,算(suan)出塔徑(jing)。然后根據塔的(de)(de)特性(xing)以(yi)及物系性(xing)質(zhi)和分(fen)離要求,確定(ding)傳質(zhi)單(dan)元(yuan)高度和傳質(zhi)單(dan)元(yuan)數(shu),最后兩者相(xiang)乘即得塔的(de)(de)工作(zuo)段高度。也有按當量高度與(yu)理論級數(shu)計算(suan)工作(zuo)段高度的(de)(de)。
萃(cui)(cui)(cui)取(qu)專用的(de)離(li)(li)心(xin)機(ji)(ji),由于(yu)(yu)可以利用離(li)(li)心(xin)力加速(su)液滴(di)的(de)沉降分(fen)(fen)層,所以允許加劇攪(jiao)拌使(shi)液滴(di)細(xi)碎(sui),從(cong)而(er)強(qiang)化萃(cui)(cui)(cui)取(qu)操作。離(li)(li)心(xin)萃(cui)(cui)(cui)取(qu)機(ji)(ji)有(you)(you)分(fen)(fen)級接觸(chu)和微分(fen)(fen)接觸(chu)兩(liang)(liang)類。前者(zhe)在(zai)離(li)(li)心(xin)分(fen)(fen)離(li)(li)機(ji)(ji)內(nei)加上(shang)攪(jiao)拌裝置,形成(cheng)單(dan)級或多級的(de)離(li)(li)心(xin)萃(cui)(cui)(cui)取(qu)機(ji)(ji),有(you)(you)路維(wei)斯塔式和圓(yuan)筒式離(li)(li)心(xin)萃(cui)(cui)(cui)取(qu)機(ji)(ji)。后者(zhe)的(de)轉(zhuan)鼓內(nei)裝有(you)(you)多層同心(xin)圓(yuan)筒,筒壁開(kai)孔(kong),使(shi)液體兼有(you)(you)膜(mo)狀與滴(di)狀分(fen)(fen)散,如波德比爾涅克式離(li)(li)心(xin)萃(cui)(cui)(cui)取(qu)機(ji)(ji)。離(li)(li)心(xin)萃(cui)(cui)(cui)取(qu)機(ji)(ji)特別適用于(yu)(yu)兩(liang)(liang)相密度(du)差很(hen)小或易乳(ru)化的(de)物系,由于(yu)(yu)物料在(zai)機(ji)(ji)內(nei)的(de)停(ting)留時間很(hen)短(duan),因而(er)也適用于(yu)(yu)化學和物理性(xing)質不穩定的(de)物質的(de)萃(cui)(cui)(cui)取(qu)。