CN116236817B - 一种搅拌筛板萃取塔及其在中高界面张力萃取体系中的应用 - Google Patents
一种搅拌筛板萃取塔及其在中高界面张力萃取体系中的应用Info
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Abstract
本发明公开了一种搅拌筛板萃取塔及其在中高界面张力萃取体系中应用的方法，搅拌筛板萃取塔由搅拌段和澄清段交替组成，搅拌段两端设有筛板，所述筛板上均匀开设阶梯孔或者所述筛板的一面开设非贯通槽，且在非贯通槽中均匀开孔；阶梯孔的大孔朝向澄清段，小孔朝向搅拌段，非贯通槽中均匀开孔的非贯通槽朝向澄清段，孔朝向搅拌段。该搅拌筛板萃取塔由于筛板采用阶梯孔或非贯通槽中均匀开孔的方式，可以大幅增加设备通量，操作弹性大，设备容积效率高。此外，分散相自下而上或自上而下流经搅拌段和澄清段时更容易分散成较均匀的小液滴，因此传质比表面积大，萃取效率高，解决了中高界面张力萃取体系在筛板萃取塔中设备通量和萃取效率不能兼顾的问题。
Description
技术领域
本发明属于萃取分离领域，涉及一种搅拌筛板萃取塔及其在中高界面张力萃取体系中的应用。
背景技术
筛板萃取塔是一类重要的分离设备，在化学工业中具有广泛的应用。传统的筛板萃取塔是一种典型的逐级接触设备，全塔由一系列筛孔板排列组成，一般采用带降液管(或升液管)的筛板，此外，也有的筛板萃取塔没有降液管的结构，即穿流板式萃取塔，由于没有降液管，两相在筛板上不再是错流接触而是对流接触，节约了降液管所占空间，体积效率得以提高，但操作弹性比起带降液管筛板较小。
为了解决传统的筛板萃取塔液-液分散不够充分的问题，发展了外加能量的筛板萃取塔。脉冲筛板萃取塔是广泛应用的外加能量萃取设备之一，最主要的特征是在塔底设有脉冲发生器，脉冲筛板萃取塔采用的筛板一般不含降液管，即穿流式筛板，因此相较传统的筛板萃取塔允许的通量较小，但由于外加能量促进了分散与传质，传质单元高度较小，传质效率高。振动筛板萃取塔的结构与脉冲筛板萃取塔类似，不同之处在于振动筛板萃取塔没有塔底的脉冲发生器，取而代之的是在塔顶设置机械往复运动机构，带动塔内筛板进行上下振动，在操作时两相流体力学状态与脉冲筛板萃取塔类似，区别为振动筛板萃取塔由筛板的上下往复运动迫使分散相分散，从而提高传质效率。
为进一步解决液-液分散和轴向返混的问题，先后发展了带筛板的夏倍尔萃取塔(CN101693151)和搅拌筛板萃取塔(高校化学工程学报，2021，35(4)：601-607)，研究表明，上述两种萃取塔的返混得到了有效抑制，液-液分散问题也得到了很好的解决，具有较高的萃取效率，但设备通量整体较小，容积利用率低，当所需处理量较大时，设备庞大，限制了其应用范围。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种搅拌筛板萃取塔及其在中高界面张力萃取体系中应用的方法。
本发明提供的搅拌筛板萃取塔，其沿塔高方向由搅拌段和澄清段交替组成，搅拌段两端设有筛板。
根据本发明的一种实施方式，筛板上均匀开设阶梯孔，阶梯孔的大孔朝向澄清段，小孔朝向搅拌段。
进一步的，上述阶梯孔的大孔直径为3-15mm，大孔深度为筛板厚度的50-95％，小孔直径为2-4mm，小孔深度为筛板厚度的5-50％，以小孔计的开孔率为5-30％。
根据本发明的另一种实施方式，所述筛板的一面开设非贯通槽，且在非贯通槽中均匀开孔，非贯通槽朝向澄清段，非贯通槽中的均匀开孔朝向搅拌段。
进一步的，上述非贯通槽的宽度为2-12mm，非贯通槽的深度为筛板厚度的50-95％，孔设置在非贯通槽中，孔径小于或等于非贯通槽的宽度，孔的直径为2-4mm，孔的深度为筛板厚度的5-50％，以孔计的开孔率为5-30％。
进一步的，所述的非贯通槽可以为圆环状槽、线型槽、腰型槽等形式。
根据本发明的优选方案，上述筛板的厚度为2-20mm。
本发明还公开了上述的搅拌筛板萃取塔在中高界面张力萃取体系的萃取中的应用。所述的中高界面张力萃取体系是指界面张力大于或等于3mN/m的体系。典型而非限定的，如甲苯-甲醇-水体系、甲苯-丙醇-水体系、甲苯-乙酸-水体系、己烷-甲醇-水体系、己烷-乙醇-水体系、庚烷-丙醇-水体系、辛醇-丙醇-水体系、辛烷-正丁醇-乙醇-水体系、壬烷-正戊醇-乙醇-水体系等。
本发明的优点在于：对于中高界面张力体系，筛板采用阶梯孔或非贯通槽中均匀开孔的方式，可以大幅增加设备通量，操作弹性大，设备容积效率高。此外，分散相自下而上或自上而下流经搅拌段和澄清段时更容易分散成较均匀的小液滴，因此传质比表面积大，萃取效率高，解决了中高界面张力体系在筛板萃取塔中设备通量和萃取效率不能兼顾的问题。
附图说明
图1是搅拌筛板萃取塔结构示意图。
图2和图3是非贯通槽中均匀开孔的开槽和开孔方式示意图。
具体实施方式
本发明的搅拌筛板萃取塔的结构示意图如图1所示，其沿塔高方向由搅拌段和澄清段交替排布组成，搅拌段两端设有筛板，所述筛板上均匀开设阶梯孔或者所述筛板的一面开设非贯通槽，且在非贯通槽中均匀开孔；阶梯孔的大孔朝向澄清段，小孔朝向搅拌段，非贯通槽朝向澄清段，非贯通槽中的均匀开孔朝向搅拌段。
在本发明的一种优选实施方式中，上述阶梯孔的大孔直径为3-15mm，大孔深度为筛板厚度的50-95％，小孔直径为2-4mm，小孔深度为筛板厚度的5-50％，以小孔计的开孔率为5-30％。
在本发明的另一种优选实施方式中，上述非贯通槽中均匀开孔的开槽和开孔方式如图2或图3所示，非贯通槽的宽度为2-12mm，非贯通槽的深度为筛板厚度的50-95％，孔设置在非贯通槽中，孔径小于或等于非贯通槽的宽度，孔的直径优选为2-4mm，孔的深度为筛板厚度的5-50％，以孔计的开孔率为5-30％。
根据本发明的优选实施例，所述的非贯通槽可以是图2所示的圆环状槽，也可以是图3所示的线型槽，或者其它形式的槽，槽形的选择应当尽可能是便于加工的。本发明的筛板的厚度可以选择为2-20mm。
实施例1
如图1所示的搅拌筛板萃取塔，直径为50mm，共有3个搅拌段和4个澄清段，搅拌段高度35mm，澄清段高度50mm，筛板厚度为2mm，筛板上均匀开设阶梯孔，阶梯孔的大孔朝向澄清段，小孔朝向搅拌段，大孔直径为4mm，大孔深度为1mm(筛板厚度的50％)，小孔直径为3mm，小孔深度为1mm(筛板厚度的50％)，以小孔计的开孔率为10％。以高界面张力的甲苯-丙醇-水体系(界面张力为32.4mN/m)为研究对象，由轻相入口泵入丙醇质量分数为10％的甲苯溶液，作为分散相，重相入口泵入纯水，作为连续相，溶剂比为1，当转速为380rpm，两相总流速为60mL/min时，萃取理论级数为2.03级，萃取塔最高通量为10.7m3/(m2·hr)。
实施例2
如图1所示的搅拌筛板萃取塔，直径为50mm，共有3个搅拌段和4个澄清段，搅拌段高度35mm，澄清段高度50mm，筛板厚度为2mm，筛板在非贯通槽中均匀开孔，开槽和开孔方式如图2所示，非贯通槽朝向澄清段，孔朝向搅拌段，非贯通槽的宽度为4mm，非贯通槽的深度为1mm(筛板厚度的50％)，孔的直径为3mm，孔的深度为1mm(筛板厚度的50％)，以孔计的开孔率为10％。以高界面张力的甲苯-丙醇-水体系(界面张力为32.4mN/m)为研究对象，由轻相入口泵入丙醇质量分数为10％的甲苯溶液，作为分散相，重相入口泵入纯水，作为连续相，溶剂比为1，当转速为380rpm，两相总流速为60mL/min时，萃取理论级数为1.96级，萃取塔最高通量为11.4m3/(m2·hr)。
实施例3
如图1所示的搅拌筛板萃取塔，直径为50mm，共有3个搅拌段和4个澄清段，搅拌段高度35mm，澄清段高度50mm，筛板厚度为2mm，筛板在非贯通槽中均匀开孔，开槽和开孔方式如图3所示，非贯通槽朝向澄清段，孔朝向搅拌段，非贯通槽的宽度为2mm，非贯通槽的深度为1mm(筛板厚度的50％)，孔的直径为2mm，孔的深度为1mm(筛板厚度的50％)，以孔计的开孔率为30％。以高界面张力的甲苯-丙醇-水体系(界面张力为32.4mN/m)为研究对象，由轻相入口泵入丙醇质量分数为10％的甲苯溶液，作为分散相，重相入口泵入纯水，作为连续相，溶剂比为1，当转速为380rpm，两相总流速为60mL/min时，萃取理论级数为1.93级，萃取塔最高通量为13.8m3/(m2·hr)。
实施例4
如图1所示的搅拌筛板萃取塔，直径为100mm，共有6个搅拌段和7个澄清段，搅拌段高度70mm，澄清段高度80mm，筛板厚度为10mm，筛板在非贯通槽中均匀开孔，开槽和开孔方式如图3所示，非贯通槽朝向澄清段，孔朝向搅拌段，非贯通槽的宽度为6mm，非贯通槽的深度为7mm(筛板厚度的70％)，孔的直径为4mm，孔的深度为3mm(筛板厚度的30％)，以孔计的开孔率为15％。以高界面张力的甲苯-丙醇-水体系(界面张力为32.4mN/m)为研究对象，由轻相入口泵入丙醇质量分数为10％的甲苯溶液，作为分散相，重相入口泵入纯水，作为连续相，溶剂比为1，当转速为200rpm，两相总流速为200mL/min时，萃取理论级数为3.87级，萃取塔最高通量为15.3m3/(m2·hr)。
实施例5
如图1所示的搅拌筛板萃取塔，直径为100mm，共有6个搅拌段和7个澄清段，搅拌段高度70mm，澄清段高度80mm，筛板厚度为10mm，筛板上均匀开设阶梯孔，阶梯孔的大孔朝向澄清段，小孔朝向搅拌段，大孔直径为10mm，大孔深度为9mm(筛板厚度的90％)，小孔直径为4mm，小孔深度为1mm(筛板厚度的10％)，以小孔计的开孔率为5％。以中等界面张力的辛醇-丙醇-水体系(界面张力为5.6mN/m)为研究对象，由轻相入口泵入丙醇质量分数为10％的辛醇溶液，作为分散相，重相入口泵入纯水，作为连续相，溶剂比为1，当转速为160rpm，两相总流速为200mL/min时，萃取理论级数为2.64级，萃取塔最高通量为17.1m3/(m2·hr)。
实施例6
如图1所示的搅拌筛板萃取塔，直径为100mm，共有6个搅拌段和7个澄清段，搅拌段高度70mm，澄清段高度80mm，筛板厚度为4mm，筛板上均匀开设阶梯孔，阶梯孔的大孔朝向澄清段，小孔朝向搅拌段，大孔直径为3mm，大孔深度为2mm(筛板厚度的50％)，小孔直径为2mm，小孔深度为2mm(筛板厚度的50％)，以小孔计的开孔率为30％。以中等界面张力的辛醇-丙醇-水体系(界面张力为5.6mN/m)为研究对象，由轻相入口泵入丙醇质量分数为10％的辛醇溶液，作为分散相，重相入口泵入纯水，作为连续相，溶剂比为1，当转速为160rpm，两相总流速为200mL/min时，萃取理论级数为2.58级，萃取塔最高通量为18.5m3/(m2·hr)。
实施例7
如图1所示的复合筛板萃取塔，直径为300mm，共有3个搅拌段和4个澄清段，搅拌段高度120mm，澄清段高度180mm，筛板厚度为20mm，筛板上均匀开设阶梯孔，阶梯孔的大孔朝向澄清段，小孔朝向搅拌段，大孔直径为15mm，大孔深度为19mm(筛板厚度的95％)，小孔直径为4mm，小孔深度为1mm(筛板厚度的5％)，以小孔计的开孔率为5％。以中等界面张力的辛醇-丙醇-水体系(界面张力为5.6mN/m)为研究对象，由轻相入口泵入丙醇质量分数为10％的辛醇溶液，作为分散相，重相入口泵入纯水，作为连续相，溶剂比为1，当转速为50rpm，两相总流速为1500mL/min时，萃取理论级数为1.27级，萃取塔最高通量为16.2m3/(m2·hr)。
实施例8
如图1所示的复合筛板萃取塔，直径为300mm，共有3个搅拌段和4个澄清段，搅拌段高度120mm，澄清段高度180mm，筛板厚度为20mm，筛板在非贯通槽中均匀开孔，开槽和开孔方式如图3所示，非贯通槽朝向澄清段，孔朝向搅拌段，非贯通槽的宽度为12mm，非贯通槽的深度为19mm(筛板厚度的95％)，孔的直径为4mm，孔的深度为1mm(筛板厚度的5％)，以孔计的开孔率为5％。以中等界面张力的辛醇-丙醇-水体系(界面张力为5.6mN/m)为研究对象，由轻相入口泵入丙醇质量分数为10％的辛醇溶液，作为分散相，重相入口泵入纯水，作为连续相，溶剂比为1，当转速为50rpm，两相总流速为1500mL/min时，萃取理论级数为1.22级，萃取塔最高通量为16.7m3/(m2·hr)。
对比实施例1
保持其它参数与实施例1相同，仅改变阶梯孔的朝向，使阶梯孔小孔朝向澄清段，大孔朝向搅拌段，以高界面张力的甲苯-丙醇-水体系(界面张力为32.4mN/m)为研究对象，由轻相入口泵入丙醇质量分数为10％的甲苯溶液，作为分散相，重相入口泵入纯水，作为连续相，溶剂比为1，当转速为380rpm，两相总流速为60mL/min时，萃取理论级数为1.73级，萃取塔最高通量为5.2m3/(m2·hr)。
对比实施例2
保持其它参数与实施例1相同，仅将阶梯孔的大孔孔径改为与小孔一致，即均为3mm，以高界面张力的甲苯-丙醇-水体系(界面张力为32.4mN/m)为研究对象，由轻相入口泵入丙醇质量分数为10％的甲苯溶液，作为分散相，重相入口泵入纯水，作为连续相，溶剂比为1，当转速为380rpm，两相总流速为60mL/min时，萃取理论级数为2.01级，萃取塔最高通量为4.8m3/(m2·hr)。
对比实施例3
保持其它参数与实施例2相同，仅改变非贯通槽的朝向，使非贯通槽朝向搅拌段，孔朝向澄清段，以高界面张力的甲苯-丙醇-水体系(界面张力为32.4mN/m)为研究对象，由轻相入口泵入丙醇质量分数为10％的甲苯溶液，作为分散相，重相入口泵入纯水，作为连续相，溶剂比为1，当转速为380rpm，两相总流速为60mL/min时，萃取理论级数为1.58级，萃取塔最高通量为5.5m3/(m2·hr)。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种搅拌筛板萃取塔，其特征在于其沿塔高方向由搅拌段和澄清段交替组成，搅拌段两端设有筛板；所述筛板上均匀开设阶梯孔或者所述筛板的一面开设非贯通槽，且在非贯通槽中均匀开孔；阶梯孔的大孔朝向澄清段，小孔朝向搅拌段，非贯通槽朝向澄清段，非贯通槽中的均匀开孔朝向搅拌段。
2.按权利要求1所述的搅拌筛板萃取塔，其特征在于所述阶梯孔的大孔直径为3-15mm，大孔深度为筛板厚度的50-95％，小孔直径为2-4mm，小孔深度为筛板厚度的5-50％，以小孔计的开孔率为5-30％。
3.按权利要求1所述的搅拌筛板萃取塔，其特征在于所述非贯通槽的宽度为2-12mm，非贯通槽的深度为筛板厚度的50-95％，非贯通槽中的均匀开孔的直径为2-4mm，孔的深度为筛板厚度的5-50％，以孔计的开孔率为5-30％。
4.按权利要求1-3任一项所述的搅拌筛板萃取塔，其特征在于所述筛板的厚度为2-20mm。
5.权利要求1-3任一项所述的搅拌筛板萃取塔在中高界面张力萃取体系的萃取中的应用，所述中高界面张力萃取体系是指界面张力大于或等于3mN/m的体系。
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN106999796A (zh) * | 2014-10-24 | 2017-08-01 | 生命科技股份有限公司 | 以声学方式沉淀的液‑液样品纯化系统 |
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Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU281409A1 (ru) * | 1969-05-16 | 1979-06-05 | Казанский Химико-Технологический Институт Им. С.М.Кирова | Пульсационный экстактор |
| CN1015906B (zh) * | 1990-05-15 | 1992-03-18 | 吉林省农业科学院大豆研究所 | 一种提取大豆磷脂的工艺及设备 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106999796A (zh) * | 2014-10-24 | 2017-08-01 | 生命科技股份有限公司 | 以声学方式沉淀的液‑液样品纯化系统 |
| CN215585518U (zh) * | 2021-10-08 | 2022-01-21 | 浙江德力装备有限公司 | 一种具有变孔径塔板的涡轮萃取塔装置 |
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