萃(cui)(cui)取設(she)備又稱萃(cui)(cui)取器,一類(lei)用于萃(cui)(cui)取操作(zuo)的傳質設(she)備,能(neng)夠使萃(cui)(cui)取劑(ji)與料液(ye)良好接觸(chu),實(shi)現料液(ye)所含組分的完善分離,有分級接觸(chu)和微分接觸(chu)兩(liang)類(lei)。在(zai)萃(cui)(cui)取設(she)備中,通常是一相呈液(ye)滴狀態分散于另一相中,很少用液(ye)膜狀態分散的。
萃取設(she)備類(lei)型很多(duo),按設(she)備結構分(fen)為三類(lei):
混(hun)合(he)(he)(he)澄(cheng)(cheng)清(qing)器(qi)由混(hun)合(he)(he)(he)室(shi)和(he)(he)(he)澄(cheng)(cheng)清(qing)室(shi)兩部(bu)分(fen)(fen)組成,屬于分(fen)(fen)級(ji)(ji)接觸傳質設備(bei)。混(hun)合(he)(he)(he)室(shi)中(zhong)(zhong)裝(zhuang)有攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi),用(yong)以(yi)促進液(ye)滴破碎和(he)(he)(he)均勻混(hun)合(he)(he)(he)。有些攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)能從(cong)其下方抽汲重相(xiang),借此(ci)保證重相(xiang)在(zai)級(ji)(ji)間(jian)流(liu)轉。澄(cheng)(cheng)清(qing)室(shi)是(shi)水平截(jie)(jie)面積(ji)較大(da)的(de)(de)空室(shi),有時(shi)裝(zhuang)有導(dao)板和(he)(he)(he)絲(si)網,用(yong)以(yi)加(jia)速液(ye)滴的(de)(de)凝(ning)聚分(fen)(fen)層(ceng)。根(gen)據分(fen)(fen)離(li)要(yao)求(qiu),混(hun)合(he)(he)(he)澄(cheng)(cheng)清(qing)器(qi)可(ke)以(yi)單級(ji)(ji)使用(yong),也可(ke)以(yi)組成級(ji)(ji)聯。當級(ji)(ji)聯逆流(liu)操作時(shi),料(liao)液(ye)和(he)(he)(he)萃(cui)(cui)取劑分(fen)(fen)別(bie)加(jia)到(dao)級(ji)(ji)聯兩端的(de)(de)級(ji)(ji)中(zhong)(zhong),萃(cui)(cui)余液(ye)和(he)(he)(he)萃(cui)(cui)取液(ye)則在(zai)相(xiang)反位置的(de)(de)級(ji)(ji)中(zhong)(zhong)導(dao)出(chu)。混(hun)合(he)(he)(he)室(shi)的(de)(de)工(gong)作容積(ji)可(ke)從(cong)料(liao)液(ye)和(he)(he)(he)萃(cui)(cui)取劑的(de)(de)總流(liu)量乘以(yi)萃(cui)(cui)取過(guo)程所需時(shi)間(jian)算出(chu)。澄(cheng)(cheng)清(qing)室(shi)的(de)(de)水平截(jie)(jie)面積(ji),可(ke)從(cong)分(fen)(fen)散(san)相(xiang)液(ye)體的(de)(de)流(liu)量除(chu)以(yi)液(ye)滴的(de)(de)凝(ning)聚分(fen)(fen)層(ceng)速度算出(chu)。這些操作參數須經實(shi)驗測定。一般認為單位體積(ji)混(hun)合(he)(he)(he)室(shi)消耗相(xiang)同的(de)(de)攪(jiao)(jiao)拌(ban)功率時(shi),級(ji)(ji)效(xiao)(xiao)大(da)致相(xiang)等。因此(ci),在(zai)放(fang)大(da)設計(ji)時(shi),可(ke)按實(shi)測的(de)(de)萃(cui)(cui)取時(shi)間(jian)與分(fen)(fen)層(ceng)速度設計(ji)生(sheng)產設備(bei)。混(hun)合(he)(he)(he)澄(cheng)(cheng)清(qing)器(qi)結構簡單,級(ji)(ji)效(xiao)(xiao)率高(gao),放(fang)大(da)效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)小,能夠適應(ying)(ying)各(ge)種生(sheng)產規模(mo),但(dan)投資和(he)(he)(he)運轉費(fei)用(yong)較大(da)。
萃取(qu)(qu)塔(ta)(ta)(ta)用(yong)于(yu)(yu)萃取(qu)(qu)的(de)(de)塔(ta)(ta)(ta)設(she)備,有填充(chong)塔(ta)(ta)(ta)、篩(shai)板(ban)(ban)塔(ta)(ta)(ta)、轉盤塔(ta)(ta)(ta)、脈動塔(ta)(ta)(ta)和(he)振(zhen)動板(ban)(ban)塔(ta)(ta)(ta)等。塔(ta)(ta)(ta)體都是直(zhi)立圓(yuan)筒。輕(qing)相自塔(ta)(ta)(ta)底(di)進入(ru),由塔(ta)(ta)(ta)頂溢出(chu);重(zhong)相自塔(ta)(ta)(ta)頂加入(ru),由塔(ta)(ta)(ta)底(di)導出(chu);兩者在(zai)塔(ta)(ta)(ta)內作(zuo)逆向(xiang)流動。除篩(shai)板(ban)(ban)塔(ta)(ta)(ta)外,各種萃取(qu)(qu)塔(ta)(ta)(ta)大都屬于(yu)(yu)微分(fen)接觸傳質設(she)備。塔(ta)(ta)(ta)的(de)(de)中部是工作(zuo)段,兩端是分(fen)離段,分(fen)別(bie)用(yong)于(yu)(yu)分(fen)散相液(ye)滴的(de)(de)凝(ning)聚分(fen)層,以及連續(xu)相夾帶(dai)的(de)(de)微細液(ye)滴的(de)(de)沉降分(fen)離。在(zai)萃取(qu)(qu)用(yong)的(de)(de)填充(chong)塔(ta)(ta)(ta)和(he)篩(shai)板(ban)(ban)塔(ta)(ta)(ta)中,液(ye)體依靠自身的(de)(de)能量進行分(fen)散和(he)混(hun)合(he),因而設(she)備效(xiao)能較(jiao)低,只用(yong)于(yu)(yu)容易萃取(qu)(qu)或要求不高(gao)的(de)(de)場合(he)。
常用的萃取塔(ta)型(xing)有:
在工作(zuo)段中(zhong),等距(ju)離安(an)裝一組環板(ban),把工作(zuo)段分隔成(cheng)一系列小室,每(mei)室中(zhong)心有一旋轉的圓盤作(zuo)為攪拌器(qi)。這(zhe)些圓盤安(an)裝在位于塔(ta)中(zhong)心的主軸(zhou)上,由塔(ta)外的機械(xie)裝置帶動(dong)旋轉。轉盤塔(ta)結構(gou)簡單,處理能力大,有相當高(gao)的分離效(xiao)能,廣(guang)泛應用(yong)于石油煉(lian)制工業和石油化(hua)工中(zhong)。(見彩(cai)圖)
在工作段(duan)中(zhong)裝置成組篩板(ban)(無溢流(liu)管(guan)的)或(huo)填料。由(you)脈動(dong)(dong)裝置產生的脈動(dong)(dong)液(ye)流(liu),通(tong)過管(guan)道引入塔(ta)底,使全塔(ta)液(ye)體作往復脈動(dong)(dong)。脈動(dong)(dong)液(ye)流(liu)在篩板(ban)或(huo)填料間作高(gao)速相對運(yun)動(dong)(dong)產生渦(wo)流(liu),促使液(ye)滴細(xi)碎和均(jun)布。脈動(dong)(dong)塔(ta)能達到更高(gao)的分離效能,但處理量較小,常用于核(he)燃(ran)料及稀有(you)元素工廠(chang)。
將(jiang)篩板連成串,由裝(zhuang)于塔頂上方(fang)的(de)機械(xie)裝(zhuang)置(zhi)帶動(dong)(dong),在垂直方(fang)向作往復(fu)運動(dong)(dong),借此攪動(dong)(dong)液流,起著(zhu)類似于脈動(dong)(dong)塔中的(de)攪拌(ban)作用。
萃取塔設計主要(yao)是確定塔的直徑(jing)和工(gong)(gong)作段(duan)高度。先從液體流(liu)量除以操作速(su)度,得(de)出(chu)塔截面(mian),算(suan)出(chu)塔徑(jing)。然后根據塔的特(te)性以及物系性質(zhi)和分離要(yao)求,確定傳(chuan)質(zhi)單元(yuan)高度和傳(chuan)質(zhi)單元(yuan)數,最后兩者相乘即得(de)塔的工(gong)(gong)作段(duan)高度。也有按當量高度與理(li)論級數計算(suan)工(gong)(gong)作段(duan)高度的。
萃取(qu)(qu)(qu)專用(yong)的(de)(de)離(li)(li)心(xin)(xin)機(ji),由于可(ke)以利用(yong)離(li)(li)心(xin)(xin)力加速液(ye)(ye)滴(di)(di)的(de)(de)沉降分層(ceng),所以允許加劇攪拌使液(ye)(ye)滴(di)(di)細(xi)碎,從(cong)而強化(hua)萃取(qu)(qu)(qu)操作。離(li)(li)心(xin)(xin)萃取(qu)(qu)(qu)機(ji)有分級(ji)接觸(chu)和(he)(he)微分接觸(chu)兩類。前者在離(li)(li)心(xin)(xin)分離(li)(li)機(ji)內(nei)加上攪拌裝(zhuang)置,形成單(dan)級(ji)或(huo)多級(ji)的(de)(de)離(li)(li)心(xin)(xin)萃取(qu)(qu)(qu)機(ji),有路(lu)維斯塔式(shi)(shi)和(he)(he)圓(yuan)筒式(shi)(shi)離(li)(li)心(xin)(xin)萃取(qu)(qu)(qu)機(ji)。后(hou)者的(de)(de)轉鼓(gu)內(nei)裝(zhuang)有多層(ceng)同心(xin)(xin)圓(yuan)筒,筒壁開孔(kong),使液(ye)(ye)體兼有膜狀與滴(di)(di)狀分散,如波德比爾涅克式(shi)(shi)離(li)(li)心(xin)(xin)萃取(qu)(qu)(qu)機(ji)。離(li)(li)心(xin)(xin)萃取(qu)(qu)(qu)機(ji)特(te)別適(shi)用(yong)于兩相(xiang)密度差很小或(huo)易乳化(hua)的(de)(de)物(wu)(wu)系,由于物(wu)(wu)料(liao)在機(ji)內(nei)的(de)(de)停(ting)留時間很短,因(yin)而也(ye)適(shi)用(yong)于化(hua)學和(he)(he)物(wu)(wu)理性質不穩定(ding)的(de)(de)物(wu)(wu)質的(de)(de)萃取(qu)(qu)(qu)。