專利名稱：一種帶有再分布器和/或垂直擋板的填料萃取塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種帶有再分布器和/或垂直擋板的填料萃取塔，屬于化工生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
液液萃取是化工分離的重要方法之一，利用各物質(zhì)在兩種互不相溶或部分相溶的溶劑之間的分配比不同來實現(xiàn)各組分的分離或提純。填料萃取塔是實現(xiàn)液液萃取過程的主要設(shè)備之一，其主要優(yōu)勢在于可以實現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)。在填料萃取塔中，主要依靠密度差，在重力作用下，分散相以液滴群的形式與連續(xù)相逆流接觸，進行傳質(zhì)。圖I所示是已有的一種填料萃取塔的典型結(jié)構(gòu)。對于萃取塔，特別是沒有外界輸入能量的填料塔，填料在萃取過程中起著重要的作用，其作用主要有兩個方面，ー是抑制連續(xù)相的軸向返混，ニ是提供表面積來促進分散相的粉碎、聚合和再分散以強化傳質(zhì)。因此目前已有的技術(shù)也多是在填料結(jié)構(gòu)上進行改進，通過填料結(jié)構(gòu)的改進促進連續(xù)相的平穩(wěn)流動和分散相的分散與聚合。但是，在兩相密度差比較小、連續(xù)相粘度比較大的情況下，填料萃取塔內(nèi)的軸向返混非常嚴重，尤其是連續(xù)相的軸向返混，不僅制約了萃取塔的生產(chǎn)能力，而且嚴重影響萃取塔的分離效率。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提出一種帶有再分布器和/或垂直擋板的填料萃取塔，改變已有填料萃取塔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改善液相的流動狀態(tài)，以提高填料萃取塔的分離效率。本實用新型提出的帶有垂直擋板的填料萃取塔，該萃取塔的殼體的頂部設(shè)有輕相出ロ，殼體的上部設(shè)有重相入ロ，殼體的下部設(shè)有輕相入ロ，殼體的底部設(shè)有重相出口，萃取塔內(nèi)自上而下依次設(shè)有重相分布器、一個或多個填料層和輕相分布器，所述的重相分布器與重相入口相連通，所述的輕相分布器與輕相入口相連通；其特征在于還包括一層或多層垂直擋板，所述的ー層或多層垂直擋板置于ー個填料層中，每層垂直擋板有ー個或多個，多個垂直擋板之間互相平行或互相十字交叉。本實用新型還提出了一種帶有再分布器的填料萃取塔，該萃取塔的殼體的頂部設(shè)有輕相出ロ，殼體的上部設(shè)有重相入ロ，殼體的下部設(shè)有輕相入ロ，殼體的底部設(shè)有重相出ロ，萃取塔內(nèi)自上而下依次設(shè)有重相分布器、一個或多個填料層和輕相分布器，所述的重相分布器與重相入口相連通，所述的輕相分布器與輕相入口相連通；其特征在于還包括ー個或多個再分布器，所述的再分布器置于兩個填料層之間、填料層與輕相分布器之間或填料層與重相分布器之間。本實用新型還提出了一種帶有再分布器和垂直擋板的萃取塔，該萃取塔的殼體的頂部設(shè)有輕相出ロ，殼體的上部設(shè)有重相入ロ，殼體的下部設(shè)有輕相入ロ，殼體的底部設(shè)有重相出口，萃取塔內(nèi)自上而下依次設(shè)有重相分布器、一個或多個填料層和輕相分布器，所述的重相分布器與重相入口相連通，所述的輕相分布器與輕相入口相連通；其特征在于還包括ー個或多個再分布器和ー層或多層垂直擋板，所述的再分布器置于兩個填料層之間，或者置于填料層與輕相分布器之間，或者置于填料層與重相分布器之間；所述的垂直擋板置于填料層中，每層垂直擋板有ー個或多個，多個垂直擋板之間互相平行或互相十字交叉。上述萃取塔中，所述的再分布器包括主槽和多個支槽；所述的主槽有ー個或多個，主槽橫向跨置于支槽的上部，主槽與支槽相連通，主槽頂部設(shè)有多個分布孔；所述的支槽的截面為梯形或矩形，每個支槽頂部設(shè)有多個分布孔。上述萃取塔中，所述的再分布器包括主槽和多個支槽；所述的主槽有ー個或多個，主槽橫向跨置于支槽的上部，主槽與支槽相連通，主槽頂部設(shè)有多個分布孔；所述的支槽的截面為梯形或矩形，每個支槽頂部設(shè)有多個分布孔；支槽底部之間以及兩邊的支槽與殼體之間設(shè)有連接板，連接板上設(shè)有分布孔。上述萃取塔中，所述的再分布器包括主槽和多個支槽；所述的主槽有ー個或多個，主槽橫向跨置于支槽的上部，主槽與支槽相連通，主槽頂部設(shè)有多個分布孔；所述的支槽的 截面為梯形或矩形，每個支槽頂部設(shè)有多個分布孔；支槽底部之間以及兩邊的支槽與殼體之間設(shè)有分布槽，分布槽與支槽的底部以及殼體直接連接，分布槽與支槽底部之間設(shè)有縫隙，或分布槽上開有分布孔；其中所述的分布槽與支槽的底部通過分布槽筋板連接。上述萃取塔中，所述的再分布器包括分布板和一個或多個降液管；所述的降液管的上端插入在分布板中；所述的分布板上設(shè)有多個分布孔；所述的降液管的截面為任意形狀；其中所述的降液管的底部設(shè)有分布斗，分布斗與降液管的底部直接連接，分布斗與降液管的底部之間設(shè)有縫隙，或分布斗上開有分布孔；其中所述的分布斗與降液管的底部通過分布斗筋板連接。本實用新型提出的帶有再分布器和/或垂直擋板的填料萃取塔，其優(yōu)點是本實用新型提出的萃取塔通過新的方式改變塔內(nèi)部的內(nèi)件結(jié)構(gòu)，増加的再分布器可以消除連續(xù)相的軸向返混，垂直擋板可以消除連續(xù)相的橫向流動，從而改善液相的流動狀態(tài)，使連續(xù)相在萃取塔內(nèi)的流動狀態(tài)接近柱塞流，提聞了萃取的分尚效率，也提升了萃取塔的生產(chǎn)能力；結(jié)構(gòu)上簡單實用，易于實現(xiàn)，突破了目前僅通過改變填料本身結(jié)構(gòu)的局限性，拓展了萃取分離設(shè)備的新思路。

圖I是已有常規(guī)萃取塔的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型提出的帶有垂直擋板的萃取塔的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實用新型提出的帶有再分布器的萃取塔的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實用新型提出的帶有再分布器和垂直擋板的萃取塔的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實用新型萃取塔中垂直擋板的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，(a)中的垂直擋板互相平行，(b)中的垂直擋板互相十字交叉。圖6是本實用新型萃取塔中再分布器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本實用新型萃取塔中再分布器的另ー種結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本實用新型萃取塔中再分布器的再一種結(jié)構(gòu)示意圖。其中，(c)中的分布槽與支槽的底部以及殼體直接連接，Cd)中的分布槽與支槽的底部通過分布槽筋板連接。[0023]圖9是本實用新型萃取塔中另ー種再分布器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是本實用新型萃取塔中另ー種再分布器的另ー種結(jié)構(gòu)示意圖。其中，(e)中的分布斗與降液管的底部直接連接，(f)中的分布斗與降液管的底部通過分布斗筋板連接。圖I ー圖10中，I是輕相出口，2是重相分布器，3是填料層，4是輕相分布器，5是重相出ロ，6是輕相入ロ，7是殼體，8是重相入ロ，9是垂直擋板，10是再分布器，11是主槽，12是支槽，13是支槽頂部的分布孔，14是連接板，15是主槽頂部的分布孔，16是分布槽，17是分布槽上的分布孔，18是分布槽筋板，19是分布板，20是降液管，21是分布孔，22是分布斗，23是分布斗上的分布孔，24是分布斗筋板。
具體實施方式
本實用新型提出的帶有垂直擋板的填料萃取塔，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，該萃取塔的殼體7的頂部設(shè)有輕相出口 1，殼體的上部設(shè)有重相入口 8，殼體的下部設(shè)有輕相入口 6，殼 體的底部設(shè)有重相出ロ 5，萃取塔內(nèi)自上而下依次設(shè)有重相分布器2、ー個或多個填料層3和輕相分布器4，重相分布器2與重相入ロ 8相連通，輕相分布器4與輕相入ロ 6相連通；還包括ー層或多層垂直擋板9，ー層或多層垂直擋板9置于ー個填料層3中，每層垂直擋板9有ー個或多個，多個垂直擋板9之間互相平行或互相十字交叉。本實用新型還提出了一種帶有再分布器的填料萃取塔，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，該萃取塔的殼體7的頂部設(shè)有輕相出口 1，殼體的上部設(shè)有重相入口 8，殼體的下部設(shè)有輕相入ロ 6,殼體的底部設(shè)有重相出口 5,萃取塔內(nèi)自上而下依次設(shè)有重相分布器2、ー個或多個填料層3和輕相分布器4，重相分布器2與重相入ロ 8相連通，輕相分布器4與輕相入ロ 6相連通；還包括ー個或多個再分布器10，再分布器10置于兩個填料層3之間、填料層3與輕相分布器4之間或填料層3與重相分布器2之間。本實用新型還提出了一種帶有再分布器和垂直擋板的萃取塔，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，該萃取塔的殼體7的頂部設(shè)有輕相出ロ 1，殼體的上部設(shè)有重相入口 8，殼體的下部設(shè)有輕相入口 6,殼體的底部設(shè)有重相出口 5,萃取塔內(nèi)自上而下依次設(shè)有重相分布器2、ー個或多個填料層3和輕相分布器4，重相分布器2與重相入ロ 8相連通，輕相分布器4與輕相入ロ 6相連通，還包括一個或多個再分布器10和ー層或多層垂直擋板9，再分布器10置于兩個填料層3之間，或者置于填料層3與輕相分布器4之間，或者置于填料層3與重相分布器2之間。垂直擋板9置于填料層3中，每層垂直擋板9有ー個或多個，多個垂直擋板之間互相平行或互相十字交叉，如圖5的(a)和(b)所示。上述萃取塔中，所述的再分布器的結(jié)構(gòu)如圖6所示，包括主槽11和多個支槽12。主槽11有ー個或多個，主槽11橫向跨置于支槽12的上部，主槽11與支槽12相連通，主槽11頂部設(shè)有多個分布孔15。支槽12的截面可以為梯形或矩形，每個支槽頂部設(shè)有多個分布孔13。上述萃取塔中，所述的再分布器的另ー種結(jié)構(gòu)如圖7所示，包括主槽11和多個支槽12 ;主槽11有ー個或多個，主槽11橫向跨置于支槽12的上部，主槽11與支槽12相連通，主槽11頂部設(shè)有多個分布孔15 ;支槽12的截面可以為梯形或矩形，每個支槽12頂部設(shè)有多個分布孔13，支槽12的底部之間以及兩邊的支槽與殼體7之間設(shè)有連接板14，連接板14上設(shè)有分布孔。[0031]上述萃取塔中，所述的再分布器的再ー種結(jié)構(gòu)如圖8的(C)所示，包括主槽11和多個支槽12 ;主槽11有ー個或多個，主槽11橫向跨置于支槽12的上部，主槽11與支槽12相連通，主槽11頂部設(shè)有多個分布孔15 ;支槽12的截面可以為梯形或矩形，每個支槽12頂部設(shè)有多個分布孔13，支槽12底部之間以及兩邊的支槽12與殼體7之間設(shè)有分布槽16，分布槽16與支槽12的底部以及殼體7直接連接，分布槽16與支槽12底部之間設(shè)有縫隙，或分布槽16上開有分布孔17?；蛘叻植疾?6與支槽12的底部通過分布槽筋板18連接，如圖8的(d)所示。上述萃取塔中，所述的再分布器的最后ー種結(jié)構(gòu)如圖9所示，包括分布板19和一個或多個降液管20 ;降液管20的上端插入在分布板19中；分布板19上設(shè)有多個分布孔21 ;降液管20的截面可以為任意形狀。降液管20的底部可以設(shè)有分布斗22，如圖10的Ce)所示，分布斗22與降液管20的底部直接連接，分布斗22與降液管20的底部之間設(shè)有縫隙，或分布斗上開有分布孔23。或者分布斗22與降液管20的底部通過分布斗筋板24連接，如圖10的(f)所示。 本實用新型提出的一種帶有再分布器和/或垂直擋板的填料萃取塔，為ー立式塔器，塔器直徑可以為IOOmm 20000mm。其中，在重相分布器2的上部與輕相出口 I之間以及在輕相發(fā)布器4與重相出ロ 5之間可以設(shè)填料層用于分相，在該填料層中也可以設(shè)置本實用新型提出的垂直擋板。填料萃取塔中的填料層的填料高度可以為0. 05 50m，優(yōu)先選用0. I 20m，更優(yōu)選選用0. 2 10m。本實用新型的填料萃取塔中的連接板，分布孔的孔徑為I 200mm，優(yōu)先選用I 10Omm ,更優(yōu)選選用3 50mm。上述支槽頂部和主槽頂部的分布孔的孔徑為I 100mm,優(yōu)先選用I 50mm,更優(yōu)選選用2 30mm。本實用新型的填料萃取塔中，塔內(nèi)設(shè)置的再分布器10可以倒置使用。
以下結(jié)合附圖，介紹本實用新型提出的填料萃取塔的工作原理以如圖4所示的填料萃取塔為例，該填料萃取塔在用于液液萃取時，密度較大的重相作為連續(xù)相，由重相入口 8連續(xù)流入萃取塔，經(jīng)過重相分布器2后，重相在塔截面得到均勻分布，并在重力的作用下連續(xù)向下流動，同時，輕相作為分散相，由輕相入口 6進入萃取塔，經(jīng)過輕相分布器4后，輕相生成細小的液滴群，形成分散相，因為輕重相的密度差，液滴群沿著萃取塔上升，與重相逆流接觸，進行傳質(zhì)。在填料層3中，填料的存在部分抑制了連續(xù)相的軸向返混，同時提供了表面積來促使分散相的粉碎、聚合和再分散過程，使分散相物料和連續(xù)相物料充分接觸。垂直擋板9可以消除連續(xù)相的橫向流動，從而改善液相的流動狀態(tài)，使連續(xù)相在萃取塔內(nèi)的流動狀態(tài)接近柱塞流。輕相在經(jīng)過再分布器10時，如圖6所示，輕相上升并積聚在再分布器下方，然后穿過支槽頂部的分布孔13和主槽頂部的分布孔15，重新均勻分布，再次形成細小的液滴群。經(jīng)過再分布器的重新分配，輕相的軸向返混可以大大減少。重相通過支槽12底部之間的縫隙及兩邊的支槽與殼體7之間的縫隙進入下ー個填料層。重相在經(jīng)過再分布器10時，如圖7所示，積聚在再分布器上方，然后穿過連接板14的分布孔，重新進行分布后向下流動。支槽12底部之間以及兩邊的支槽12與殼體7之間設(shè)有分布槽16時，如圖8的(c)所示，重相積聚在再分布器上方，然后穿過分布槽16與支槽12之間的縫隙或者分布槽16上的分布孔17，重新進行分布后向下流動。重相經(jīng)過再分布器的重新分布，可以有效消除重相的軸向返混。再分布器10的結(jié)構(gòu)采用如圖9所示時，輕相上升聚集在分布板19的下方，然后穿過分布孔21，進行重新分布，重相聚集在分布板19上方，通過降液管20井向下流動。當降液管下部設(shè)有分布斗時，如圖10的(e)所示，重相從分布斗22與降液管20的底部之間的縫隙或者分布斗上的分布孔23流出，進行重新分布。最后輕相經(jīng)輕相出ロ I由塔頂采出，重相經(jīng)重相出ロ 5由塔底采出，以完成萃取分離。當重相作為分散相，而輕相作為連續(xù)相時，再分布器10倒置使用，其余不變。
權(quán)利要求1.一種帶有垂直擋板的填料萃取塔，該萃取塔的殼體的頂部設(shè)有輕相出ロ，殼體的上部設(shè)有重相入ロ，殼體的下部設(shè)有輕相入ロ，殼體的底部設(shè)有重相出ロ，萃取塔內(nèi)自上而下依次設(shè)有重相分布器、一個或多個填料層和輕相分布器，所述的重相分布器與重相入口相連通，所述的輕相分布器與輕相入ロ相連通；其特征在于還包括ー層或多層垂直擋板，所述的ー層或多層垂直擋板置于ー個填料層中，每層垂直擋板有ー個或多個，多個垂直擋板之間互相平行或互相十字交叉。
2.一種帶有再分布器的填料萃取塔，該萃取塔的殼體的頂部設(shè)有輕相出口，殼體的上部設(shè)有重相入ロ，殼體的下部設(shè)有輕相入ロ，殼體的底部設(shè)有重相出ロ，萃取塔內(nèi)自上而下依次設(shè)有重相分布器、一個或多個填料層和輕相分布器，所述的重相分布器與重相入口相連通，所述的輕相分布器與輕相入口相連通；其特征在于還包括ー個或多個再分布器，所述的再分布器置于兩個填料層之間、填料層與輕相分布器之間或填料層與重相分布器之間。
3.一種帶有再分布器和垂直擋板的萃取塔，該萃取塔的殼體的頂部設(shè)有輕相出ロ，殼體的上部設(shè)有重相入口，殼體的下部設(shè)有輕相入口，殼體的底部設(shè)有重相出ロ，萃取塔內(nèi)自上而下依次設(shè)有重相分布器、一個或多個填料層和輕相分布器，所述的重相分布器與重相入口相連通，所述的輕相分布器與輕相入口相連通；其特征在于還包括ー個或多個再分布器和ー層或多層垂直擋板，所述的再分布器置于兩個填料層之間，或者置于填料層與輕相分布器之間，或者置于填料層與重相分布器之間；所述的垂直擋板置于填料層中，每層垂直擋板有ー個或多個，多個垂直擋板之間互相平行或互相十字交叉。
4.如權(quán)利要求2或3所述的萃取塔，其特征在于其中所述的再分布器包括主槽和多個支槽；所述的主槽有ー個或多個，主槽橫向跨置于支槽的上部，主槽與支槽相連通，主槽頂部設(shè)有多個分布孔；所述的支槽的頂部設(shè)有多個分布孔。
5.如權(quán)利要求2或3所述的萃取塔，其特征在于其中所述的再分布器包括主槽和多個支槽；所述的主槽有ー個或多個，主槽橫向跨置于支槽的上部，主槽與支槽相連通，主槽頂部設(shè)有多個分布孔；所述的支槽的頂部設(shè)有多個分布孔；支槽底部之間以及兩邊的支槽與殼體之間設(shè)有連接板，連接板上設(shè)有分布孔。
6.如權(quán)利要求4所述的萃取塔，其特征在于其中所述的支槽的底部之間以及兩邊的支槽與殼體之間設(shè)有分布槽，分布槽與支槽的底部以及殼體直接連接，分布槽與支槽底部之間設(shè)有縫隙，或分布槽上開有分布孔。
7.如權(quán)利要求4所述的萃取塔，其特征在于其中所述的支槽的底部之間以及兩邊的支槽與殼體之間設(shè)有分布槽，分布槽與支槽的底部通過分布槽筋板連接。
8.如權(quán)利要求2或3所述的萃取塔，其特征在于其中所述的再分布器包括分布板和一個或多個降液管；所述的降液管的上端插入在分布板中；所述的分布板上設(shè)有多個分布孔；所述的降液管的截面為任意形狀。
9.如權(quán)利要求8所述的萃取塔，其特征在于其中所述的降液管的底部設(shè)有分布斗，分布斗與降液管的底部直接連接，分布斗與降液管的底部之間設(shè)有縫隙，或分布斗上開有分布孔。
10.如權(quán)利要求8所述的萃取塔，其特征在于其中所述的降液管的底部設(shè)有分布斗，分布斗與降液管的底部通過分布斗筋板連接。
專利摘要本實用新型涉及一種帶有再分布器和/或垂直擋板的填料萃取塔，屬于化工生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。該萃取塔包括一個或多個再分布器和/或一層或多層垂直擋板，再分布器置于兩個填料層之間、填料層與輕相分布器之間或填料層與重相分布器之間；垂直擋板置于填料層中，每層垂直擋板有一個或多個，多個垂直擋板之間互相平行或互相十字交叉。本實用新型改變塔內(nèi)部的內(nèi)件結(jié)構(gòu)，再分布器消除了連續(xù)相的軸向返混，垂直擋板消除了連續(xù)相的橫向流動，使連續(xù)相在萃取塔內(nèi)的流動狀態(tài)接近柱塞流，提高了萃取的分離效率，也提升了萃取塔的生產(chǎn)能力，結(jié)構(gòu)上簡單實用，易于實現(xiàn)。
文檔編號B01J19/32GK202590429SQ20122025479
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者謝潤興, 何斌, 唐紅萍, 費維揚 申請人:北京澤華化學工程有限公司