CN1020675C - 液-液萃取混合澄清装置 - Google Patents

Abstract

液-液萃取混合澄清装置具有壳体2，沿其纵线在溢流装置上部装有隔板8，混合装置与供给一相的构件相通，并有一空心元件，该元件垂直于壳体的纵轴。在空心元件的壁上开有圆孔，其出口截面朝向隔板8，隔板8上装有控制混合区9内混合相M层高的构件，该构件安在隔板8上，且沿壳体的纵向距供给轻相L和重相S的构件最远。在沉淀区内，设有第二输送装置。该装置固定在壳体上，并相对轻相L的运动方向位于溢流装置的后面。

Description

本发明属于实现逆流萃取过程的设备，更具体地说，属于液-液萃取混合澄清装置。

本发明可用于化学、石油化学和冶金诸工业领域里进行液体萃取过程。

本发明可以非常有效地用来分离稀土元素、有色金属，以及用来从冶金生产的盐酸酸洗溶液中提取氯化铁。

随着要加工的溶液量的增加，有必要在有限的安装面积条件下，研制具有较高生产率的萃取装置，在这种装置中，可以在混合区实现单独控制混合相的分散成分和单独控制混合相的体积。同时还要求萃取装置具有可靠性，使用起来简便。

已知一种液-液萃取混合澄清装置（“Handbook    of    Solvent    Extraction”（溶剂萃取手册），Edited    by    Teh    C.Lo，Makcolm    H.I.Baird，Carl    Hanson，John    Wiley    and    Sons，Neso    York，1983，P，280）。在这种装置中，萃取室有一壳体，用垂直隔板把壳体的内腔分成混合区和沉淀区。在垂直隔板上的两相分界面处，开有窗式孔以使 混合相流至沉淀区，在混合区，安装有固定在壳体上的旋转型混合装置，以及用来供给轻相和重相的构件。在沉淀区，安置有固定在壳体上用来排出轻相和重相的构件。

但是，在已知的这种混合澄清装置中，用旋转型装置所实现的两相的混合过程和输送过程是共同进行的。这样在混合区不可能实现对混合相的成分和体积单独地加以控制，这对该种形式的澄清装置的生产率有不利的影响，并且会使这类装置运行复杂化，增加其安装面积。

还知道有一种液-液萃取混合澄清装置（su，A，940789），其中每一萃取室有一壳体，壳体内腔用垂直隔板分成混合区和沉淀区，垂直隔板的高度不低于壳壁的高度，与壳体的底板形成一间隙，混合区与沉淀区通过此间隙相互连通。在混合区，安置一列带多个中心孔的水平隔板，在这种隔板上装有固定在壳体上的旋转型混合装置，以及用来供给轻相和重相的构件。排出轻相的构件是一种溢流装置，该构件呈窗式孔，并制作在壳体的侧壁上，排出重相的构件制作成液压闸门的形式，并且配有输送装置。

在已知的这种萃取装置中，常常分成物相的混合工序和输送工序。此外，沉淀区的轻相用自流方式溢流至相邻的萃取室，而重相则用输送装置强制地加以转移。

在已的这种装置中，采用传统的混合装置不可能有效地控制混合相的成分，亦即，在保证混合相的成分具有高度均匀性的同时，不 能在宽广的范围内改变分散相滴的直径和相滴的数量。在已知的这种装置中，不可能在混合区单独控制混合相的分散成分和混合相的体积。

在萃取室之间采用轻相自行溢流，这样一方面会受萃取室的水力学方面的影响，而另一方面导致了不能充分利用萃取室的工作容积，这是因为在诸萃取室内必须保持不同的充满面造成的，因而对控制混合相的成分将产生不利影响。以上所指出的这种澄清装置的结构特点，不可能提高该装置的生产率，以及减少其安装面积。

除此以外，在相邻的萃取室内，按国际象棋的形式布置混合区和沉淀区将会增加澄清装置的维护区。

本发明的基本任务是，研制一种液-液萃取混合澄清装置，制作的这种装置，在结构上要保证能够在混合区单独控制混合相的分散成分和混合相的体积，这样有助于提高澄清装置的生产率，减少其安装面积，以及减少澄清装置的维护区域。

所提出的任务是这样解决的，在液-液萃取混合澄清装置中，每一萃取室有一壳体，其中装有一隔板，该隔板将壳体的内腔分成混合区和与混合区相通的沉淀区，在混合区，安置有固定在壳体上的混合装置和分别供给轻相和重相的构件，在沉淀区内，安装有固定在壳体上的排出轻相和重相的构件，排出轻相的构件是一种溢流装置，排出重相的构件包括一液压闸门和与该闸门相连的第一输送装置，根据本发明，第一隔板沿壳体的纵向轴线安置在溢流装置之上，混合装 置制作成至少具有一个空心的元件，在该空心元件的壁上开有圆孔，圆孔的出口截面朝向第一隔板，混合装置大多安装得垂直于壳体纵向轴线，并且至少与供给一相的构件相通，第一隔板装有控制混合区相层高度的装置，这种装置安装在隔板上，并且在沿壳体纵向背离供给相构件的地方，而在沉淀区，设置有固定在壳体上，且位于溢流装置后面，（就轻相运动的方向来说）的第二输送装置。

把第一隔板沿壳体纵向轴线置于溢流装置之上，使得可以形成呈长层状、而非液柱状的乳状液，这样为有效控制混合区内乳状液的层高，即乳状液的体积提供了前提。以上情况可以影响到两相的接触时间，这对于从一相向另一相传递要萃取的成分具有重要意义。此外，有可能采用不具有运动部件的混合装置，并且可以保证进入形成乳状液的混合装置的元件，以及有可能在澄清装置具有同样安装面积条件下，增加了沉淀区的体积。

按所推荐的方式制作和布置混合装置，使得能够用改变空心元件圆孔的通过截面积和圆孔数量的方法来形成具有所需直径的分散相滴，甚至在所要求的圆孔数量的情况下，这就是说可以控制混合相的分散成分，采用几个空心元件可以保证按量分开供给分散相至混合区的任一部分，可以多次重复进行分散工序和聚结工序，并且可以实现物相的再循环。

将混合装置与供给轻相和（或）重相的构件加以连接，可以在混合区形成轻相滴，重相滴或混合相滴，即可以制成各种形式的乳状 液。

把控制混合相层高度的构件装在第一隔板上，可以改变乳状液的体积，即两相的接触时间与混合装置的工作状况无关。

在沉淀区设置第二输送装置，可以去掉萃取室的水力学方面依从关系，可以实现单独供给和混合混合区内的物相。设置第二输送装置即可在个别萃取室内，又可在整个澄清装置内稳定混合相的分散成分和其体积，当着用输送装置向相邻萃取室的混合区注入物相，而不是从相邻萃取室吸入物相至本萃取室的混合区时，从本萃取室的沉淀区强制送出轻相和重相具有重要意义，特别是在采用具有较大体积的加工溶液的情况下更是如此。

使液-液萃取室混合澄清装置的每个空心元件沿壳体的纵向轴线距相邻空心元件有一距离，而沿壳体的横向与壳体侧壁形成一间隙是适当的，此外，对于两相邻的空心元件，上述间隙要分布在纵向轴线的两侧。

这样布置空心元件有助于两物相更充分地混合，可以控制两物相的接触时间，以及实现两物相的再循环。

在液-液萃取混合澄清装置中，希望把控制混合区内混合相层高度的构件制成第二隔板，该隔板安装得沿着第一隔板的整个宽度，并且在垂直平面内能够移动。

这样制作的控制混合相层的高度的构件，在所供给的混合相内多数为轻相，而且需要强化重相的再循环时是有利的，这可借助于升 高第二隔板来达到。

在液-液萃取混合澄清装置中，也可以把控制混合区内混合相层高度的构件制作成至少有一个连接管的形式，该连接管要安装得能够在垂直平面内移动，此外，第一隔板要沿其周边固定在壳体上。

这样制作的控制混合相层高的构件，在所供给的混合相内多数为重相，而且需要强化轻相的再循环时是最有利的。这可借助于降低连接管或采用具有较小内截面的连接管来实现。

本发明的其它目标和优越性，从下列实施的具体实例和附图中可以得到更清楚的了解：

图1示意地表示混合澄清装置，根据本发明，该图为去掉顶盖和带有分配管路与给排相构件剖面的顶示图;

图2表示图1上的截面Ⅱ-Ⅱ;

图3表示图1上第二隔板的局部剖面图;

图4表示图1上空心元件的局部剖面图;

图5表示图1上的截面-Ⅴ-Ⅴ;

图6表示图1上的截面Ⅵ-Ⅵ;

图7表示空心元件与供给重相的构件连接时，澄清装置的实施方案，该图还表示图8上的水平截面Ⅶ-Ⅶ;

图8表示图7上的截面Ⅷ-Ⅷ;

图9表示空心元件与供给轻相和重相的构件连接时，实施澄清装置的方案;

图10表示图上连接管的局部剖面图。

液-液萃取混合澄清装置含有一列萃取室1（图1）。每一萃取室都有一带有侧壁3，4（图1），端壁5，6和顶盖7（图3）的壳体2（图2）。壳体2的内部沿其纵向轴线安置有分隔壳体2内腔为混合区9和沉淀区10的第一隔板。沿第一隔板8的整个宽度装有呈第二隔板11形式的控制混合相M层高的构件。这个隔板安装成能够在垂直平面内沿导槽12（图1;3）进行移动，该运动是利用穿过壳体12顶盖7上孔13的拉动绳索（未示出）来实现的。第二隔板11与壳体2的端壁组成一通路14，以保证连通混合区9（图2）和沉淀区10。在混合区9内，装有固定在壳体2上的混合装置。该装置制作成空心元件15，在其壁上开有圆孔16（图4），圆孔的出口截面朝向第一隔板8。空心元件15（图1）安装成垂直于壳体2的纵向轴线，使每一空心元件15沿纵向轴线距相邻的空心元件有一距离，以形成物相的通路，而在横向，空心元件15与壳体2的侧壁3或4组成间隙18。与此同时，对于两个相邻的元件15，两个间隙18分布在壳体2纵向轴线的两侧。在侧壁3，4上，固定有分别制作成连接管19，20形式的供给轻相和重相的构件。空心元件15通过阀门21（图2）与接至连接管19（图1）的分配管路22相通。第二隔板装在第一隔板的上部，并且位于沿壳体2的纵向离连接管19，20最远的地方。

在沉淀区10（图2）有乳状液层M，轻相层L和重相层S，这里安置有含有液压闸门23（图5）和第一输送装置24的排出重相S的构 件，就重相S的流向来说，第一输送装置24装在液压闸门23的后方。在沉淀区10（图2），还设有排出轻相L的构件，该构件是一个溢流装置25（图6），就轻相L的流向来说，第二输送装置26装在溢流装置25的后面。第一输送装置24（图5）装在隔板27的内部，而第二输送装置26（图6）装在隔板28的内部，并且固定在壳体2的顶盖7上（图3）。

根据本发明制作的混合澄清装置是按下列方式工作的。轻相L穿过连接管19（图1），分配管路22和阀门21，在压力作用下被送入空心元件15。通过空心元件15上圆孔16，轻相L呈一股射流进入混合区9，例如中间萃取室1的混合区9。

重相S在压力作用下穿过连接管20流入混合区9。该重相S将穿过间隙18，两空心元件15间的通路17，一部分在空心元件15的下面造成紊流。此外轻相L的射流喷至重相S的相流内，并且实现已形成的混合相M的附加紊流。在最后（就混合相M的流向来说）一个空心元件15的后方，混合相M相流的紊流将终止，混合相M越过第二隔板11溢流到澄清装置10内（图2）。在这里，相流按照与其在混合区9内的流向相反的方向流动。混合相流在沉淀区10内流动的过程中，混合相分层为纯轻相L和纯重相S。纯重相S经过液压闸门23流至第一输送装置24的入口（图5），然后在压力作用下被送至就轻相L的流向来说为前一个的萃取室1。纯轻相L通过溢流装置25流至第二个输送装置26的入口（图6），然后在压力作用 下被送至就轻相L的流向来说为后一个的萃取室1。这样。在每一个萃取室内完成着物相的直线运动，而就整个澄清装置来说，实现着物相的来回运动。

在需要增加或减少混合区9内混合相M层的情况下，可以相应地升高或下降第二隔板11，空心元件15的数量可根据所得到的混合相的类型来选取。在混合相难以分层的情况下，空心元件的数量可以少些，而在乳状液容易分层的情况下，空心元件的数量则可以多些。因为轻相L从空心元件15以射流的形式流出，所以空心元件15的底部与第一隔板8之间的间隙可以是最小的。与此同时，轻相L的相滴将上升至重相S的相层，并有助于进行更剧烈地大量对流。

另一实施混合澄清装置的方案也是可能的，在澄清装置中，空心元件15（图7、8）与供给重相S的连接管20相通。当重相是分散相时，这种方案是最好的。

在这种情况下，澄清装置的工作状况类似于以上所述。不同之点是，轻相L在压力作用下，通过连接管19流至混合区9。而重相S通过连接管20，分配管22和阀门21被送入空心元件15，重相S从空心元件15以射流形式喷至轻相L的相流，并组成混合相。因为重相S从空心元件15流出，所以空心元件15底部与第一隔板8之间的间隙可以是最大的，与此同时，上面的一排孔16应当沉入混合相M内。这样布置空心元件15，将保证重相滴的运动通过整个的轻相L的相层，并有助于剧烈的大量对流和必要的混合相流的紊流度。

还可能有一种实施澄清装置的方案，澄清装置中的空心元件15（图9）通过分配管路22与供给轻相L的连接管19相通，并且通过分配管路22也与供给重相S的连接管20相通。这种方案在使用“油加在水中”这种类型混合相的情况下是最好的。

使用这种方案，澄清装置的工作特点是，轻相L和重相S共同进入空心元件15。混合相在分配管路22中已开始形成，而在压力的作用下，混合相穿过孔16从空心元件15流出。与此同时，空心元件15的底部与第一隔板8之间的间隙值可能为所形成的乳状液层高的二分之一。

本发明规定的控制混合相层高的构件的实施方案为一个或多于一个的连接管29（图8、10）。在采用这种方案时，第一隔板8a沿其整个周边固定在壳体2上，而混合区9和沉淀区10彼此用连接管29连通。连接管29装在隔板8a上，能够在垂直平面内移动，并且与导路12a组成螺纹连接。通过壳体2顶盖7上的孔13实现连接管29和转动。根据澄清装置的生产率，而相接触所需的时间，以及混合区的两物相的再循环的情况，来选取连接管29的内径。

Claims (4)

1、一种液-液萃取混合澄清装置，其中，每个萃取室(1)有一壳体(2)，壳体内装有将壳体(2)的内腔分成混合区(9)和与其相通的沉淀区(10)的第一隔板(8)，在混合区(9)内，安置有固定在壳体(2)上的混合装置，以及用来分别供给轻相L和重相S的构件，在沉淀区(10)内，安置有固定在壳体(2)上的用来排出轻相L和重相S的构件，排出轻相L的构件为一溢流装置，排出重相S的构件包含有液压阀门(23)和与其相通的第一输送装置(24)，本发明液-液萃取混合澄清装置的特征是，第一隔板(8)沿壳体(2)的纵向轴线布置在溢流装置(25)的上面，并沿壳体(2)周边予以固定，在第一隔板(8)沿纵向背离用以供给相L、S的构件的一端至少设置一通路(4)，在此通路中设置固定在第一隔板(8)上用以调节混合区(9)内混合相M层高的构件，混合装置制作成至少有一个空心元件(15)，此空心元件的壁和底上开有圆孔(16)，圆孔出口的截面朝向第一隔板(8)，混合装置安装得大多垂直于壳体(2)的纵向轴线，并且至少与供给一物相的构件连通，而在沉淀区(10)设有第二输送装置(26)，该装置固定在壳体(2)上，而就轻相L的运动方向来说，它位于溢流装置(25)的后面。

2、根据权利要求1的液-液萃取混合澄清装置，其特征是，在各空心元件（15）上孔（16）和中心轴线相对于第一隔板倾斜-45°-90°角，每一空心元件（15）沿壳体（2）的纵向轴线距相邻的空心元件有一距离，而在壳体的横向，与壳体（2）的侧壁（3）形成间隙（18），此外，对两个相邻空心元件来说，上述间隙分布于壳体（2）纵向轴线的两侧。

3、根据权利要求1或2的液-液萃取混合澄清装置，其特征是，控制混合区（9）内混合相M层高的构件制作成垂直的第二隔板（11）的形成，通路（14）成直角形，沿第一隔板（8）整个宽度设置，而第二隔板（11）在通路（14）内按第一隔板（8）的整个宽度进行安装，并且在垂直平面内能够移动。

4、根据权利要求1或2的液-液萃取混合澄清装置，其特征是，控制混合区（9）内混合相M层高的构件制作成至少有一个连接管（29），通路（14）成圆形而连接管（29）在通路（14）内安装得能够在垂直平面内移动。

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