[发明专利]一种强化液-液萃取的装置和方法

权利要求书

1.一种强化液液萃取的装置，其特征在于，所述装置包括喷射部分、与所述喷射部分连接的混合萃取部分和分离部分，其中

所述喷射部分包括用于萃取进料的进料三通，所述进料三通包括第一端口、第二端口和第三端口，其中第一端口用于被萃取相的进料，第二端口设置一喷射器，用于萃取相的进料；所述喷射器包括一侧开口，另一侧为半球结构的圆筒状的喷射器外壳，所述喷射器外壳的开口一侧为所述喷射器的进口段，所述喷射器内部，沿进口段向内，依次设有相互连接的支撑结构、导流结构和顶针结构，所述导流结构包括圆柱状导流段和直径渐缩的圆台状导流段，所述顶针结构为圆柱状结构，所述喷射器外壳的半球结构一侧设置一喷射口；

所述混合萃取部分包括混合器，所述混合器包括圆筒状的混合器外壳，所述混合器外壳内的两端设有混合器进口段和混合器出口段，所述混合器进口段和混合器出口段之间设有用于强化萃取相和被萃取相混合以及萃取过程的螺旋段和变径段。

2.根据权利要求1所述的强化液液萃取的装置，其特征在于，所述支撑结构包括圆柱状的支撑杆和沿所述支撑杆径向向外并与所述支撑杆和外壳的内壁连接的镂空式支撑架；所述喷射口的直径为0.1-4.4mm。

3.根据权利要求2所述的强化液液萃取的装置，其特征在于，所述进口段的直径为D1；所述支撑杆的长度为进口段直径D1的1-6/5，直径为进口段直径D1的1/4-3/4；所述圆柱状导流段的直径为进口段直径D1的1/2-3/4，长度为进口段直径D1的1/4-1，所述圆台状导流段的底角α为30°-50°；所述顶针结构的直径为喷射口直径的4/5-6/5，所述顶针结构与所述喷射口入口的距离为1-10mm。

4.根据权利要求1所述的强化液液萃取的装置，其特征在于，所述混合器内轴心设有圆柱形的支撑结构，所述混合器内的螺旋段和变径段为依次排列的重复结构，所述螺旋段和变径段重复的数量n为混合级数，n≥1；所述螺旋段包括与所述混合器外壳的内壁和所述支撑结构相连接的螺旋叶片，用于产生旋转湍流场；所述变径段为内径渐缩的结构，变径角度β为3°-15°，用于强化萃取相的破碎和弥散，进一步强化萃取效率。

5.根据权利要求4所述的强化液液萃取的装置，其特征在于，所述混合器整体长度为L，所述螺旋段的长度为混合器长度L的1/8n～1/2n，变径段的长度为混合器长度L的1/8n～1/2n。

6.根据权利要求1所述的强化液液萃取的装置，其特征在于，所述分离部分包括分离器，所述分离器包括位于分离器一侧的分离器进口和分别位于分离器另一侧的上端和下端的分离器轻相出口和分离器重相出口；所述分离器进口与所述混合器出口段相连接；所述分离器内依次设置整流模块和聚结分离模块。

7.利用权利要求1-6中任一装置的强化液液萃取的方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：

(1)被萃取相通入所述喷射部分的第一端口，萃取相通入所述喷射部分的喷射器的进口段；

(2)进入喷射器的萃取相沿着导流结构导流后，在顶针结构和喷射器外壳间经剪切破碎作用，从喷射口喷射而出弥散在被萃取相中，形成预混合液；

(3)预混合液进入混合萃取部分，在混合器的螺旋段形成旋转湍流场，萃取相液滴不断地进行界面的更新萃取，在变径段萃取相液滴粒径被进一步喷射破碎，进一步强化萃取；

(4)经过混合萃取的混合液进入分离部分，分离萃取完成后的萃取相和被萃取相。

8.根据权利要求7所述的强化液液萃取的方法，其特征在于，萃取相经过所述喷射器后分散为粒径为20-200μm的液滴，萃取相经过所述混合萃取部分后分散为粒径为3-50μm的液滴。

9.根据权利要求7所述的强化液液萃取的方法，其特征在于，所述萃取相液滴在所述螺旋段的旋转湍流场的旋流剪切作用下产生公转和自转，自转速度达8000-16000rad/s。

10.根据权利要求7所述的强化液液萃取的方法，其特征在于，所述喷射部分采用单个喷射器或数个喷射器并联连接的方式，用于根据实际的需求调整萃取相和被萃取相的流量比。