萃取分离设备的设备类型


据两相接触方式的不同,萃取设备可分为逐级接触式和微分接触式两类。在逐级接触式设备中,每一级均进行两相的混合与分离,故两液相的组成在级间发生阶跃式变化。而在微分接触式设备中,两相逆流连续接触传质,两液相的组成则发生连续变化。

根据外界是否输入机械能,萃取设备又可分为有外加能量和无外加能量两类。若两相密度差较大,萃取时,仅依靠液体进入设备时的压力差及密度差即可使液体有较好分散和流动,此时不需外加能量即能达到较好的萃取效果;反之,若两相密度差较小,界面张力较大,液滴易聚合不易分散,此时常采用从外界输入能量的方法来改善两相的相对运动及分散状况,如施加搅拌、振动、离心等。

1.混合澄清器

混合澄清器是使用最早,而且目前仍广泛应用的一种萃取设备,它由混合器与澄清器组成。在混合器中,原料液与萃取剂借助搅拌装置的作用使其中一相破碎成液滴而分散于另一相中,以加大相际接触面积并提高传质速率。两相分散体系在混合器内停留一定时间后,流入澄清器。在澄清器中,轻、重两相依靠密度差进行重力沉降(或升浮),并在界面张力的作用下凝聚分层,形成萃取相和萃余相。混合澄清器可以单级使用,也可以多级串联使用。

混合澄清器具有如下优点:

(1)处理量大,传质效率高,一般单级效率可达80%以上;

(2)两液相流量比范围大,流量比达到1/10时仍能正常操作;

(3)设备结构简单,易于放大,操作方便,运转稳定可靠,适应性强;

(4)易实现多级连续操作,便于调节级数。

混合澄清器的缺点是水平排列的设备占地面积大,溶剂储量大,每级内都设有搅拌装置,液体在级间流动需输送泵,设备费和操作费都较高。

2.萃取塔

通常将高径比较大的萃取装置统称为塔式萃取设备,简称萃取塔。为了获得满意的萃取效果,萃取塔应具有分散装置,以提供两相间良好的接触条件;同时,塔顶、塔底均应有足够的分离空间,以便两相的分层。两相混合和分散所采用的措施不同,萃取塔的结构型式也多种多样。其分类为:(1)喷洒塔;(2)填料萃取塔;(3)筛板萃取塔;(4)脉冲筛板塔;(5)往复筛板萃取塔;(6)转盘萃取塔(RDC塔)。

3.离心萃取器

离心萃取器是利用离心力的作用使两相快速混合、分离的萃取装置。离心萃取器的类型较多,按两相接触方式可分为逐级接触式和微分接触式两类。在逐级接触式萃取器中,两相的作用过程与混合澄清器类似。而在微分接触式萃取器中,两相接触方式则与连续逆流萃取塔类似。

(1)转筒式离心萃取器
重液和轻液由底部的三通管并流进入混合室,在搅拌桨的剧烈搅拌下,两相充分混合进行传质,然后共同进入高速旋转的转筒。在转筒中,混合液在离心力的作用下,重相被甩向转鼓外缘,而轻相则被挤向转鼓的中心。两相分别经轻、重相堰流至相应的收集室,并经各自的排出口排出。

转筒式离心萃取器结构简单,效率高,易于控制,运行可靠。

(2)芦威式离心萃取器(Luwesta)
芦威式离心萃取器简称LUWE离心萃取器,它是立式逐级接触式离心萃取器的一种。其主体是固定在壳体上并随之作高速旋转的环形盘。壳体中央有固定不动的垂直空心轴,轴上也装有圆形盘,盘上开有若干个喷出孔。

(3)波德式离心萃取器(Podbielniak)

波德式离心萃取器亦称离心薄膜萃取器,简称POD离心萃取器,是一种微分接触式的萃取设备,波德式离心萃取器由一水平转轴和随其高速旋转的圆形转鼓以及固定的外壳组成。

离心萃取器的优点是结构紧凑,生产强度高,物料停留时间短,分离效果好,特别适用于两相密度差小、易乳化、难分相及要求接触时间短,处理量小的场合。缺点是结构复杂、制造困难、操作费高。

                

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