專利名稱：一種采用氣體攪動的填料萃取方法及其所用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在石油化工、濕法冶金、原子能化工等生產(chǎn)過程的萃取方法，特別是一種采用氣體攪動的填料萃取方法及其所用設(shè)備。
工業(yè)上，萃取技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用，如石油化工生產(chǎn)過程中潤滑油精制、芳烴抽提等，濕法冶金中的銅萃取、鎳鈷分離和稀土元素的分離等。提高萃取裝置的性能和萃取過程的效率，對降低萃取過程溶劑消耗和用于溶劑回收與再生的能耗、降低生產(chǎn)過程成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量和收率、實現(xiàn)能源和資源充分利用等有重要意義。特別是某些難分離體系往往需要上百個理論級來實現(xiàn)產(chǎn)品的提純和凈化，對萃取裝置的性能和萃取過程的效率提出了更高要求。
液-液兩相的接觸與傳質(zhì)性能是決定萃取過程效率的關(guān)鍵。在萃取塔中加入性能良好的填料，可以有效地改善兩相的接觸和傳質(zhì)性能，提高傳質(zhì)系數(shù)，降低塔體高度和設(shè)備投資。因此，填料萃取技術(shù)在工業(yè)上已得到了廣泛應(yīng)用，然而如何進一步提高萃取過程的傳質(zhì)系數(shù)和效率，是科學家一直在不斷探索的課題。一些學者將精力集中于開發(fā)新型、高效的填料上，例如新開發(fā)的QH-1、QH-2填料使傳質(zhì)系數(shù)比普通填料高30-40％，取得了不錯的效果；另一些學者則在填料萃取裝置中引入脈沖技術(shù)，使萃取過程傳質(zhì)系數(shù)提高大約1倍。但總的說來.這些方法的效果都是非常有限的，而且脈沖技術(shù)還以裝置的處理能力明顯下降為代價，特別是裝置的大型化是脈沖技術(shù)應(yīng)用上需要解決的的難題。
本發(fā)明的目的是提供一種利用現(xiàn)有的填料萃取塔采用由下而上的氣體攪動，從而強化氣液兩相的接觸和傳質(zhì)、大幅度提高萃取過程傳質(zhì)系數(shù)和效率的萃取方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種上述采用氣體攪動的填料萃取方法所用設(shè)備。
本發(fā)明的采用氣體攪動的填料萃取方法包括在萃取過程中，使重相液從填料層的上方流入，經(jīng)過填料層從下方流出，輕相液從填料層的下方進入塔內(nèi)，經(jīng)過填料層從上方流出；特別是使氣體以空塔速度為0.5mm/s-80mm/s從塔底進入填料萃取塔，通過分布器均勻地進入填料層底部，經(jīng)過填料層后從塔頂流出。在氣體在填料層內(nèi)迅速上升的過程中，會受到填料的作用而不斷破碎、再聚合、再破碎，對液層進行強烈沖擊和攪動，并使液滴不斷破碎，液-液接觸表面不斷更新；同時氣體攪動作用還有助于消除填料內(nèi)的“死角”和溝流。
其中，所述氣體可為空氣或惰性氣體，如氮氣。即對于不含易燃易爆成分的體系，可以使用空氣作攪動的氣體；對于含易燃易爆成分的體系，應(yīng)使用氮氣等惰性氣體。
所述的填料包括各種散裝填料、規(guī)整填料、復合填料、混裝填料等，當然優(yōu)選各種高效填料；根據(jù)需要，填料可以是分段裝填，也可是連續(xù)裝填；同時也可以是不同類型的填料按規(guī)定的方式和比例混合裝填。
本發(fā)明的采用氣體攪動的填料萃取方法達到了強化兩相的接觸和傳質(zhì)、大幅度提高萃取過程傳質(zhì)系數(shù)和效率之目的，特別是在使用新型、高效填料之基礎(chǔ)上，采用本發(fā)明的氣體攪動技術(shù)，將會取得更好效果。
本發(fā)明的采用氣體攪動的填料萃取方法所用設(shè)備可以包括各種不同類型填料的萃取塔。所述萃取塔均包括塔底輕相液進口、塔頂輕相液出口、塔頂重相液入口、塔底重相液出口、液體分布器、填料層和填料層支撐板。萃取時，先將氣體在塔前與輕相液體混合，然后經(jīng)同一入口，一起從塔底經(jīng)輕相液體分布器均勻地進入填料層底部分布器。
本發(fā)明的采用氣體攪動的填料萃取方法所用設(shè)備還可以包括在填料萃取塔的塔底設(shè)一個氣體入口，使氣體從這個單獨的入口從填料萃取塔的塔底通過氣體分布器均勻地進入填料底部。
本發(fā)明的采用氣體攪動的填料萃取方法所用設(shè)備還可以包括當氣速較大時，在塔頂輕相出口之上增加一小段填料層，在塔頂氣體與輕相液體分離時，可以起到捕捉輕相液滴、回收液體之目的。所述此小段填料層高可為0.05-2m。
本發(fā)明的采用氣體攪動的填料萃取方法所用設(shè)備還可以包括當氣速較小時，在塔頂預留一定高度的氣液分離空間，即可實現(xiàn)氣液分離。這是因為，所用氣速較小，氣體從萃取塔頂部所帶走的輕相液體量非常少，一般不需要配置專門的輕相液體回收裝置。
本發(fā)明的采用氣體攪動的填料萃取方法所用設(shè)備還可以包括一個氣液分離器；即當塔頂無足夠的的氣液分離空間時，可使氣體與輕相液體一起離開萃取塔頂，進入專門的氣液分離器進行分離。
本發(fā)明的采用氣體攪動的填料萃取方法所用設(shè)備只需在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上稍加改動，即可實現(xiàn)本方法。
下面結(jié)合附圖和實施例進一步描述本發(fā)明附

圖1為氣體單獨進塔時用的填料萃取塔結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為氣體與輕相液體混合進塔時用的填料萃取塔結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3為連接有氣液分離器的填料萃取塔結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，標號2為萃取塔頂輕相液出口；3為萃取塔頂氣體出口；4為用于捕捉輕相液滴、回收輕相液體的填料層；5為萃取塔頂填料層支撐板；6為萃取塔頂重相液入口；7為萃取塔填料層；8為萃取塔填料層支撐板；9為用于攪動的氣體的分布器；10為萃取塔底輕相液進口；11為萃取塔底重相液出口；12為用于攪動的氣體的進口；13為塔頂氣體與輕相液體分離的空間；14為用于攪動的氣體和萃取塔底輕相液共用的分布器；15為用于攪動的氣體和萃取塔底輕相液共用的進口；16為氣體與輕相液共用的出口；17為氣液分離器入口；18為氣液分離器的氣體出口；19為氣液分離器；20為氣液分離器的輕相液出口。
攪動氣體進入填料萃取塔的方式之一是采用如圖一所示的填料萃取塔，即氣體從單獨的入口12進入填料萃取塔的塔底，通過氣體分布器9均勻地進入填料底部。
攪動氣體進入填料萃取塔的方式之二是采用如圖二所示的填料萃取塔，即氣體在塔前與輕相液體混合后經(jīng)同一入口15，一起從塔底經(jīng)輕相液體分布器均勻地進入填料層底部分布器14。
當進入萃取塔的氣速較大時，采用如圖一所示的填料萃取塔，在塔頂輕相出口之上增加一小段高0.5m的填料層4，即可起到捕捉輕相液滴、回收液體之目的。
當進入萃取塔的氣速較小時，采用如圖二所示的填料萃取塔，即在塔頂預留一定高度的氣液分離空間13，即可實現(xiàn)氣液分離。這是因為，所用氣速較小，氣體從萃取塔頂部所帶走的輕相液體量非常少，一般不需要配置專門的輕相液體回收裝置。
當塔頂氣體與輕相液體分離的空間不夠大時，可采用如圖三所示的填料萃取塔，即可使氣體與輕相液體一起離開萃取塔頂出口16，進入專門的氣液分離器19。
以煤油-苯甲酸-水體系、θ環(huán)填料萃取塔、附圖1的流程為例以含苯甲酸的煤油為分散相，從10進入萃取塔，經(jīng)萃取后從2離開萃取塔；水為連續(xù)相，從6進入萃取塔，與煤油逆流接觸與傳質(zhì)后從11離開萃取塔。水、煤油空塔速度分別保持為1.4mm/s、2.3mm/s。用于攪動的空氣從12進入，從3離開萃取塔。當空氣空塔速度從0mm/s逐漸提高到40mm/s時，過程傳質(zhì)系數(shù)迅速增大。當空氣空塔速度小于40mm/s時，空氣流速越大，其攪動作用越強，過程傳質(zhì)系數(shù)越高；與未采用氣體攪動技術(shù)相比，當在上述液體負荷下，氣體空塔速度為21mm/s時，傳質(zhì)系數(shù)提高幅度可達10倍以上；但過分提高空氣流速，則會使空氣夾帶重相導致返混，傳質(zhì)系數(shù)反而下降，甚至液泛。
權(quán)利要求
1.一種采用氣體攪動的填料萃取方法，它包括在萃取過程中，使重相液從填料層的上方流入，經(jīng)過填料層從下方流出，輕相液從填料層的下方進入塔內(nèi)，經(jīng)過填料層從上方流出，其特征是還包括使氣體以空塔速度為0.5mm/s-80mm/s從塔底進入填料萃取塔，通過分布器均勻地進入填料層底部，經(jīng)過填料層后從塔頂流出。
2.如權(quán)利要求1所述的萃取方法，其特征是所述氣體為空氣或惰性氣體。
3.一種如權(quán)利要求1-2所述的采用氣體攪動的填料萃取方法所用設(shè)備是包括塔底輕相液進口、塔頂輕相液出口、塔頂重相液入口、塔底重相液出口、液體分布器、填料層和填料層支撐板的各種不同類型填料的萃取塔；其特征是還包括在填料萃取塔的塔底設(shè)有氣體入口，且與塔內(nèi)填料底部的氣體分布器相連。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征是還包括當氣速較大時，在塔頂輕相出口之上增加0.05-2.0m的填料層。
5.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征是還包括當氣速較小時，在塔頂預留一定高度的氣液分離空間。
6.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征是還包括在萃取塔的頂部出口連接一個氣液分離器。
全文摘要
本發(fā)明為一種采用氣體攪動的填料萃取方法及其設(shè)備。本方法包括在萃取過程中，使氣體從塔底進入填料萃取塔，通過分布器均勻地進入填料層底部，經(jīng)過填料層后從塔頂流出。本發(fā)明的采用氣體攪動的填料萃取方法達到了強化兩相的接觸和傳質(zhì)、大幅度提高萃取過程傳質(zhì)系數(shù)和效率之目的，特別是在使用新型、高效填料之基礎(chǔ)上，采用本發(fā)明的氣體攪動技術(shù)，將會取得更好效果。
文檔編號B01D11/04GK1316286SQ0110993
公開日2001年10月10日 申請日期2001年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月26日
發(fā)明者熊杰明, 任曉光 申請人:北京石油化工學院