谈化工生产中机械设备的应用

胡乃华

摘 要：萃取过程包括液相到液相、固体到液相、气相到液相三种传质过程。但是在科学研究和生产实践中，萃取通常仅指液-液萃取过程，而将固-液传质过程称“浸取”，气液传质过程称“吸收”。本文将讨论液-液萃取过程及设备。

关键词：化工；生产；萃取；应用

萃取过程包括液相到液相、固体到液相、气相到液相三种传质过程。但是在科学研究和生产实践中，萃取通常仅指液-液萃取过程，而将固-液传质过程称为“浸取”，气液传质过程称为“吸收”。本文将讨论液-液萃取过程及设备。

1 萃取塔的形式与结构

萃取设备是溶剂萃取过程中实现两相接触与分离的装置。萃取设备的类型很多，按萃取设备的构造特点大体上可分为三类：一是单件组合式，以混合澄清器为典型；二是塔式，如填料塔、筛板塔和转盘塔等，两相间的混合依靠密度差或加入机械能量造成的振荡；三是离心式，依靠离心力造成两相间分散接触。

1.1 混合-澄清萃取桶

混合-澄清萃取桶是混合-澄清器最简单的一种形式，在混合器中，原料液与萃取剂借助搅拌装置的作用使其中一相破碎成液滴而分散于另一相中，以加大相际接触面积并提高传质速率。接近和达到萃取平衡后，停止搅拌，静置分相，然后分别放出两相即可。混合-澄清器可以单级使用，也可以多级串联使用。

1.2 塔式萃取设备

1.2.1 喷雾塔

喷雾塔是结构最简单的一种萃取设备，塔内无任何部件。轻、重两相分别从塔底和塔顶进入。其中一相经分散装置分散为液滴后沿轴向流动，流动中与另一相接触进行传质。分散相流至塔另一端后凝聚形成液层排出塔。

1.2.2 填料萃取塔

填料萃取塔的結构与气-液传质过程所用填料塔的结构一样。塔内装有适宜的填料，轻、重两相分别由塔底和塔顶进入，由塔顶和塔底排出。连续相充满整个塔，分散相由分布器分散成液滴进入填料层，在与连续相逆流接触中进行萃取。

1.2.3 筛板萃取塔

筛板萃取塔是逐级接触式萃取设备，依靠两相的密度差，在重力的作用下，使得两相进行分散和逆向流动。若以轻相为分散相，则轻相从塔下部进入。轻相穿过筛板分散成细小的液滴进入筛板上的连续相一一重相层。液滴在重相内浮升过程中进行液-液传质过程。

1.3 离心萃取设备

当两液体的密度差很小或界面张力甚小而易乳化或黏度很大时，仅依靠重力的作用难以使两相间很好地混合或澄清，这时可以利用离心力的作用强化萃取过程。离心萃取机结构紧凑，处理能力大，能有效地强化萃取过程，所以特别适用于化学稳定性差、需要接触时间短、产品保留时间短，或易于乳化、分离困难等体系的萃取。缺点是结构复杂，造价高，能耗大，使其应用受到限制。

2 萃取设备的选用

不同的萃取设备有各自的特点，设计时应根据萃取体系的物理化学性质、处理量、萃取要求及其他因素进行选择。

2.1 物系的稳定性和停留时间，要求停留时间短可选择离心萃取器，停留时间长可选用混合澄清器。

2.2 所需理论级数

所需理论级数多时，应选择传质效率高的萃取塔，如所需理论级数少，可采用结构与操作比较简单的设备。

2.3 处理量

处理量大可选用混合澄清器、转盘塔和筛板塔，处理量小可选用填料塔等。

2.4 物系的物性

易乳化、密度差小的物系宜选用离心萃取设备；有固体悬浮物的物系可选用转盘塔或混合澄清器；腐蚀性强的物系宜选用简单的填料塔；放射性物系可选用脉冲塔。

2.5 其他

在选用萃取设备时，还应考虑其他一些因素，如能源供应情况，在电力紧张地区应尽可能选用依靠重力流动的设备；当厂房面积受到限制时，宜选用塔式设备，而当厂房高度受到限制时，则宜选用混合澄清器。

参考文献

[1]王旋.化工行展模式初探[J].科学技与工程，2006，6.

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