[发明专利]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

说明书

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。

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。