[发明专利]一种双流道锥形萃取元件和穿流萃取的方法

说明书

本发明公开了一种双流道锥形萃取元件和穿流萃取的方法，该萃取元件由三个同中心轴的上层锥形罩板、中层锥形挡板、下层锥形导流板以及竖直放置的圆形连接管和水平放置的环形支撑板构成。罩板与挡板间形成环隙流道，流道底部靠圆形连接管的上侧壁密封，分散相流体流经该流道后再穿过罩板上的分布孔与外部的连续相进行接触传质；挡板与导流板间也形成环隙流道，流道底部靠圆形连接管下侧壁上的限流孔与萃取元件外相通，外部的连续相流体穿过限流孔流经该流道后进入萃取元件内。本发明双流道锥形萃取元件具有操作弹性宽、空间利用率高、传质速率大等优点。

技术领域

本发明涉及一种双流道锥形萃取元件和穿流萃取的方法，用于无降液管条件下液液两相的逆流萃取过程，特别为化工分离领域区别于常规填料萃取和筛板萃取提供一种具有较大操作弹性和高稳定性的萃取方法。

背景技术

化工生产中常用填料塔和筛板塔完成液液两相逆流萃取过程。填料塔一般采用具有切割作用的特制金属环填料，可使分散相有效分割为小液珠实现较大的两相接触表面。但由于缺少分散相的有效凝聚，分散相的浓度分布随塔径变化较大，且连续相轴向返混程度也较高，因而对大塔的放大设计困难较大，限制了其在大型分离过程中的应用。

筛板塔可使分散相在塔内交替进行分散和凝聚，且将连续相的流动限制在相邻两块塔板之间，有利于克服分散相浓度不均并减小连续相的轴向返混。但为了达到较高的萃取效率需要保持孔流速度在一个合理的范围，如果操作中流量有较大变化会导致凝聚层不稳定，因而筛板塔对设计要求较苛刻且操作弹性不高。

提高萃取效率的关键是开发既能让分散相有效分散又能使其快速聚集的分离单元，目前一个重要的研究方向是将筛板与填料组合使用。申请号CN201120556539.7公开了一种复合式筛板萃取塔，在相邻两筛板间设置强制分离层，增强了塔板间分散相的快速凝聚，提高了整塔萃取效率。申请号CN201320842434.7公开了一种波纹板复合填料的萃取装置，采用了设有孔状通道的波纹板，板间放置网架填料对分散相进行反复切割，通过强化有效分散以提高传质效率。

本发明采用了一种双流道锥形萃取元件，为液液两相专门设计了各自的流道。分散相流经萃取元件时在锥形罩板和锥形挡板围成的环隙内流动，穿过罩板的分布孔被分散与萃取元件外的连续相接触传质后进入上一级塔板；连续相只在锥形挡板和锥形导流板间围成的环隙内流动，从萃取元件外流入萃取元件的内部进入下一级塔板。

本发明一种双流道锥形萃取元件改进了分散相和连续相的流动模式。分散相通过锥面上的分布孔进行分散，不仅提高了用于分散的表面，同时又可使相邻萃取元件的分散相互相撞击，可强化分散作用。其次，分散相的凝聚集中在萃取元件的锥体内进行，逐渐缩小的流动通道也会促进其快速凝聚。连续相的流动只需同时穿过萃取元件即可进入下一级塔板，避免了普通筛板塔的连续相长距离流动造成的流动不均现象，也有利于提高平均传质推动力。此外，使用该结构的萃取元件，只需将其密排在整个塔板上即可，不需要专门设计降液管或升液管，也有利于提高塔板的有效利用面积。本发明的详细结构将在发明内容和具体实施方式中再详细叙述。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种双流道锥形萃取元件，该萃取元件由三个同中心轴的上层锥形罩板、中层锥形挡板、下层锥形导流板以及竖直放置的圆形连接管和水平放置的环形支撑板构成。锥形罩板、锥形挡板和锥形导流板的底端外径相同，分别固定在圆形连接管内壁的上、中和下部。锥形罩板的锥面上均匀开有若干分布孔，圆形连接管下侧壁均匀开有一圈限流孔。锥形罩板与锥形挡板间形成环隙分散相流道，分散相流道底部靠圆形连接管的上侧壁密封。锥形挡板与锥形导流板间形成环隙连续相流道，连续相流道底部靠圆形连接管下侧壁上的限流孔与萃取元件外相通。锥形罩板、锥形挡板和锥形导流板的竖截面分别呈等腰三角形、等腰梯形和等腰梯形，底角大小相同。

进一步地，所述锥形罩板的底端外径为60～140mm，锥形罩板的高径比为0.85～1.25:1。

进一步地，所述锥形挡板与锥形罩板的竖直高度比为0.5～0.75:1。