專利名稱：采用滴膜交替流動過程的新型萃取工藝及采用的組合式規(guī)整填料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種采用滴膜交替流動過程的新型萃取用組合式規(guī)整填料，屬于化工萃取單 元操作過程用于傳質的塔內(nèi)填料的改進。
背景技術：
液液萃取是石油、化工行業(yè)中常用一種用于物系分離的傳統(tǒng)的單元操作。目前用于工業(yè) 萃取的填料主要分為兩種，其一為規(guī)整填料，如蜂窩型格柵填料、金屬孔板波紋填料等，其 優(yōu)點是孔隙率大，不但對分散相起到良好的切割破碎的作用，而且還有聚合導流作用，使分 散相表面更新較快，缺點是分散相在填料內(nèi)的流動主要為貼近壁面的膜狀，因此傳質面積有 限，從而導致分離效率不高；其二是散堆填料，如拉西環(huán)，鮑爾環(huán)等，其優(yōu)點是比表面積大， 單位體積填料可以提供更大的相間接觸傳質面積，使分散相液滴表面更新速率加快，提高相間傳質推動力，從而強化了傳質，此外，散堆填料減少了軸向返混，也可以提高傳質效率。 但是目前工業(yè)上應用的萃取用散堆填料，大部分為實體填料，如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)等，使得分 散相液滴的表面更新頻率仍然不是很高，因而傳質效率不是很高。因此，如何通過改變填料 結構，使其既能提高分散相液滴的表面更新頻率，又能提供比較大的相間接觸面積，從而顯 著提高液液萃取的傳質效率是一個重要的研究方向。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種采用滴膜交替流動過程的新型萃取用組合式規(guī)整填料，該組 合式填料可以使分散相呈現(xiàn)液滴-液膜-液滴-液膜……的滴膜交替流動，顯著提高分散相液滴的聚并-破碎頻率，強化分散相液滴的表面更新速率，加強流體界面湍動程度，而且分散相破 碎為較小的液滴后能提供較大的相間接觸面積，從而提高傳質效率。 本發(fā)明是通過下述技術方案加以實現(xiàn)的一種采用滴膜交替流動過程的方法，是萃取采用不同結構的填料單元交替放置， 一種為 產(chǎn)生液滴流動的液滴填料， 一種為產(chǎn)生液膜流動的液膜填料。通常使用的液滴填料是網(wǎng)架填料；網(wǎng)架填料由若干個單片網(wǎng)架組成，相鄰兩片網(wǎng)架的波 紋通道方向相互交錯呈15° 90°，并且波紋形成的通道與垂直方向呈10° 45°，高為30mm 100mm。圖1為單片網(wǎng)架結構示意圖，圖2為兩片網(wǎng)架的連接方式示意圖，采用焊接方式連接。
通常使用的液膜填料是篩孔網(wǎng)板波紋規(guī)整填料；篩孔網(wǎng)板波紋規(guī)整填料由若干個單片篩 孔網(wǎng)板波紋片組成，相鄰兩片波紋板的波紋通道方向相互交錯呈15° 90°，并且波紋形成的 通道與垂直方向呈10° 45°，高為30ram 100mm。圖3為單片篩孔網(wǎng)板波紋結構示意圖，圖 4為篩孔網(wǎng)板波紋規(guī)整填料結構示意圖。兩種填料的初始放置順序可以任意選擇。本發(fā)明的優(yōu)點在于采用組合式填料，在填料液滴流動的區(qū)域內(nèi)，分散相以一定的速度 與網(wǎng)架填料比較鋒利的棱角發(fā)生接觸和碰撞時，直徑較大的油滴能有效地被切割成直徑較小的油滴，相間接觸面積增大，當液滴進入液膜流動的區(qū)域內(nèi)時，分散相油滴碰撞并接觸到親 油性波紋板填料的表面，油滴聚并為很薄的液膜向上流動，分散相表面更新，向上流動的油 相液膜到達波紋板上端時，又破碎為油滴向上運動，即呈現(xiàn)液滴-液膜-液滴-液膜……的滴膜 交替流動，顯著提高分散相液滴的聚并-破碎頻率，強化分散相液滴的表面更新速率，加強流 體界面湍動程度，從而提高傳質效率。


圖l:液滴填料中單片網(wǎng)架結構示意圖；圖2:兩片網(wǎng)架的連接方式示意圖；圖3:液膜填料中單片篩孔網(wǎng)板波紋結構示意圖；圖4:篩孔網(wǎng)板波紋規(guī)整填料結構示意圖；圖5:本發(fā)明實施例示意圖。
具體實施方式
為了對本發(fā)明作進一步的詳細說明，下面結合附圖5對本發(fā)明作進一步的詳細說明現(xiàn)以塔直徑為150mm、填料段高度1200mra的填料萃取塔，對本發(fā)明加以詳細說明，如圖5所示，塔體從塔頂?shù)剿滓来螢槌吻宥?，?nèi)設輕相出口6;重相入口7;萃取段，內(nèi)設若干塊篩孔網(wǎng)板波紋規(guī)整填料填料4和網(wǎng)架填料5， 二者交替放置，最下層為網(wǎng)架填料；沉降 段，內(nèi)設輕相分布器8和放液口 9，分布器采用碰淋頭式壓力型，放液口位于塔底。輕相進 口管路通過磁力驅動離心泵與油相儲罐相連，重相進口管路直接與自來水管相連。其中網(wǎng)架填料由若干個單片網(wǎng)架組成，相鄰兩片網(wǎng)架的波紋通道方向相互交錯呈15° 90°，并且波紋形成的通道與垂直方向呈10° 45°，高為30mm 100腿。圖1為單片網(wǎng)架結構 示意圖，圖2為兩片網(wǎng)架的連接方式示意圖，采用焊接方式連接。使用的液膜填料是篩孔網(wǎng)板波紋規(guī)整填料；篩孔網(wǎng)板波紋規(guī)整填料由若干個單片篩孔網(wǎng)板波紋片組成，相鄰兩片波紋板的波紋通道方向相互交錯呈15° 90°，并且波紋形成的通道 與垂直方向呈10° 45°，高為30隱 100腦。圖3為單片篩孔網(wǎng)板波紋結構示意圖，圖4為篩孔網(wǎng)板波紋規(guī)整填料結構示意圖。兩種填料的初始放置順序可以任意選擇。我們對傳統(tǒng)萃取塔和新型萃取塔分別進行了萃取模擬實驗，實驗采用水萃取煤油(含30% 磷酸三丁酯)中的醋酸，過程如下在常溫下將自來水從規(guī)整填料萃取塔塔頂經(jīng)水相分布器 7打入塔內(nèi)，并使水相液面略低于輕相出口，然后用油泵將油相從油相儲罐經(jīng)油相分布器8 打入塔內(nèi)，水相和油相在塔內(nèi)逆向流動，在萃取段進行兩相傳質，其中水相為連續(xù)相，油相 為分散相。油相液滴經(jīng)過網(wǎng)架填料后被打碎為液滴向上運動，又在波紋板填料上鋪展成膜， 呈現(xiàn)滴膜交替流動，傳質界面不斷更新，使醋酸被從油相萃取到水相，實現(xiàn)了液液高效傳質。 油相液滴在塔頂部澄清段聚集并通過油相出口 6回到油儲槽，水相從塔底底閥9排出。醋酸 通過蠕動泵打入煤油-醋酸混合器，混合器中裝有填料，可以使排出的煤油與補充的醋酸混合 均勻，并通過管路打循環(huán)，使二者更加均勻的混合。通過分析油水兩相的進出口濃度定量計 算萃取效率。實驗發(fā)現(xiàn)，在相同的操作條件下，采用單一規(guī)整填料，表觀傳質單元高度為0. 45m，采用 組合式填料，表觀傳質單元高度為0.38m。改變最下層放置的填料單元類型，可以獲得類似 的結果。可以看出，采用組合式填料的萃取塔較傳統(tǒng)的萃取塔的傳質效率有了較大的提高。
權利要求
1. 一種采用滴膜交替流動過程的方法，其特征是萃取采用不同結構的填料單元交替放置，一種為產(chǎn)生液滴流動的液滴填料，一種為產(chǎn)生液膜流動的液膜填料。
2. 由權利要求1的方法制備的填料，其特征是液滴填料是網(wǎng)架填料。
3. 如權利要求2的填料，其特征是所述的網(wǎng)架填料由若干個單片網(wǎng)架組成，相鄰兩片網(wǎng)架的 波紋通道方向相互交錯呈15° 90°，并且波紋形成的通道與垂直方向呈10。 45。，高為 30mm 100mmo
4. 由權利要求1的方法制備的填料，其特征是液膜填料是篩孔網(wǎng)板波紋規(guī)整填料。
5. 如權利要求4的填料，其特征是所述的篩孔網(wǎng)板波紋規(guī)整填料由若干個單片篩孔網(wǎng)板波紋 片組成，相鄰兩片波紋板的波紋通道方向相互交錯呈15。 900，并且波紋形成的通道與垂直 方向呈10° 45°，高為30mra 100mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用滴膜交替流動過程的新型萃取用組合式規(guī)整填料，采用不同結構的填料單元交替放置，一種為產(chǎn)生液滴流動的液滴填料，一種為產(chǎn)生液膜流動的液膜填料。液滴填料是網(wǎng)架填料；網(wǎng)架填料由若干個單片網(wǎng)架組成。液膜填料是篩孔網(wǎng)板波紋規(guī)整填料；篩孔網(wǎng)板波紋規(guī)整填料由若干個單片篩孔網(wǎng)板波紋片組成。該組合式填料可以使分散相呈現(xiàn)液滴-液膜-液滴-液膜的滴膜交替流動，顯著提高分散相液滴的聚并-破碎頻率，強化分散相液滴的表面更新速率，加強流體界面湍動程度，而且分散相破碎為較小的液滴后能提供較大的相間接觸面積，從而提高傳質效率。
文檔編號B01D11/04GK101396619SQ200810152768
公開日2009年4月1日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權日2008年10月31日
發(fā)明者劉春江, 羅祎青, 胡雪沁, 袁希鋼, 峰 高 申請人:天津大學