[发明专利]一种超重力萃取分离耦合装置及应用

说明书

本发明提供一种超重力萃取分离耦合装置及应用，通过同时设置超重力混合单元和萃取分离单元，超重力混合单元首先将轻相流体和重相流体的至少一个分散为微纳尺度的液滴，并将两个流体混合形成萃取混合流体，提高了两相流体的接触面积，另一方面，在萃取分离单元中通过离心使所述萃取混合流体中的轻相流体和重相流体分离，提高了其中一相的分散程度和两相之间的混合效率，缩短了萃取平衡时间，并且可以通过超重力混合单元中的驱动电机产生的离心力同时作用于萃取分离单元，一方面缩短了分离时间，另一方面节约了功耗，提高了能源利用率。

技术领域

本发明涉及萃取分离技术领域，更具体的，涉及一种超重力萃取分离耦合装置及应用。

背景技术

液-液萃取又称溶剂萃取，一般可分为两相传质和两相分离两个过程，原理是利用原料液中各组分在适当溶剂中溶解度的差异而实现混合液中组分分离的过程。

萃取分离具有常温操作、能耗低、选择性好、易于连续操作和自动化控制等优点，广泛应用于化工、石油、食品、制药等领域。而萃取分离过程主要由分散—传质—聚并三个阶段的循环来完成，要实现待分离组分的萃取，就要将一相分散到另一相中。一般而言，液滴平均直径越小，相际传质表面积越大，越有利于传质。但分散液滴越小，分散相液滴的聚并和相分离过程就越难。因此发展新型高效的萃取分离设备仍是萃取分离领域的一个重要研究方向。

萃取设备按结构特点可分为两类：一是单件组合式，以混合澄清器为典型，两相间的混合主要依靠机械搅拌；二是塔式，如填料塔、筛板塔和转盘塔等，两相间的混合依靠密度差或加入机械能造成震荡。其中混合澄清器、填料塔、板式塔等依靠重力实现两相间的澄清，对于两液体密度差小或体积比大、或界面张力小而易乳化或粘度很大时，依靠重力的作用难以实现两相间很好的混合或澄清。因此目前的萃取设备存在诸多难以克服的不足。

发明内容

为了解决目前萃取设备存在的诸多不足，本发明提供一种超重力萃取分离耦合装置及应用，通过同时设置超重力混合单元和萃取分离单元，超重力混合单元首先将轻相流体和重相流体的至少一个分散为微纳尺度的液滴，并将两个流体混合形成萃取混合流体，提高了两相流体的接触面积，另一方面，在萃取分离单元中通过离心使所述萃取混合流体中的轻相流体和重相流体分离，提高了其中一相的分散程度和两相之间的混合效率，缩短了萃取平衡时间，并且可以通过超重力混合单元中的驱动电机产生的离心力同时作用于萃取分离单元，一方面缩短了分离时间，另一方面节约了功耗，提高了能源利用率。

本发明第一方面实施例提供一种超重力萃取分离耦合装置，包括：

壳体；以及设置于所述壳体内的超重力混合单元和萃取分离单元；其中，

所述超重力混合单元用于将轻相流体和重相流体的至少一个分散为微纳尺度的液滴，并使两个流体混合形成萃取混合流体；所述轻相流体和所述重相流体的其中一个包括有被萃取溶液，所述被萃取溶液在所述轻相流体和所述重相流体中的溶解度不同；

所述萃取分离单元通过离心使所述萃取混合流体中的轻相流体和重相流体分离，进而使所述被萃取溶液从所述轻相流体和所述重相流体的其中一个萃取至其中另一个。

在某些实施例中，所述超重力混合单元包括：

超重力分散单元和降膜混合单元；

所述降膜混合单元用于使两个流体的其中一个形成膜状流动的液膜；

所述超重力分散单元用于将另一个流体分散为微纳尺度的液滴，并使所述液滴与液膜混合形成萃取混合流体。

在某些实施例中，所述超重力分散单元包括：

设于所述壳体内的具有容腔的转子；

设于所述容腔中央处的液体分布器；以及

固定在所述容腔内并围绕所述液体分布器设置的填料，所述填料形成剪切流体的剪切结构；或者，