液液萃取设备(作业综述)

液-液萃取设备

姓名：肖普班级：化工3班学号：0910370315 课程：化工原理

引言

液-液萃取设备必须同时满足两相的充分接触（传质）和较完全的分离。液-液两相间密度差小，界面张力不大，为了提高萃取设备的效率，通常要补给能量，如搅拌、脉冲、振动等。

在液-液萃取过程中，要求在萃取设备内两相能密切接触并伴有较高的湍动，以实现两相之间的质量传递；尔后，又能使两相较快的分离。但是，由于液-液萃取中两相间的密度差较小，实现两相的密切接触和快速分离要比气-液系统困难的多。

根据两相接触方式，萃取设备分为逐级接触和微分接触式两种；根据有无外功输入分为外加能量和无外加能量两种。

原则：

1、当两相流量相差很大时，将流量大的选做分散相可增加相际传质面积。但是，

若所用的设备可能产生严重轴向返混时，应选择流量小的作分散相，以减小返

混的影响。

2、在填料塔、筛板塔等萃取设备中，应将润湿性差的液体作为分散相。

3、当两相年度相差较大时，应将粘度大的液体作为分散相，这样液滴在连续相内

沉降（或升浮）速度较大，可提高设备生产能力。

4、为减小液滴尺寸并增加液滴表面的湍动，对于界面张力梯度大于零的无锡，溶

质应从液滴向连续相传递。

一、混合-澄清槽

混合-澄清槽是典型的逐级接触式萃取设备。它可单级操作，也可多级组合操作。每个萃取级包括混合槽和澄清器两个主要部分。混合槽中安装搅拌装置，也可采用静态混合器、脉冲或喷射器来实现两相的充分混合。

澄清器的作用是将已接近平衡状态的两液相进行有效分离。对易于澄清的混合液，可以依靠两相间的密度差进行重力沉降（或升浮）。对于难分离的混合液，可采用离心式澄清器加速两相分离过程。

操作时，被处理的混合液和萃取剂首先在混合槽内充分混合，再进入澄清器中进行澄清分层。

多级混合-澄清槽是由多个单级萃取单元组合而成。

混合-澄清槽的优点：传质效率高（级效率一般80%以上）；操作方便；运转稳定可靠；结构简单；可处理含有悬浮固体的物料。

混合-澄清槽的缺点：水平排列的设备占地面积大；每级内都有搅拌装置；液体在级间流动需泵输送，故能耗多；设备费及操作费较高。为克服水平排列多级的缺点，可采用箱式和立式混合-澄清萃取设备。

二、塔式萃取设备

习惯上，将高径比很大的萃取装置统称为塔式萃取设备。为了获得满意的萃取效果，塔设备应具有分散装置，以提供两相间较好的混合条件。同时，塔顶、塔底均有足够的分离段，使两相很好的分层。由于使两相混合和分离所采用的措施不同，因此出现了不同结构形式的萃取塔。

1、填料萃取塔和脉动填料萃取塔

用于萃取的填料塔与用于气-液传质过程的填料塔结构基本相同，即在塔体内支承板上充填一定高度的填料层。

萃取操作时，连续相充满整个塔中，分散相以液滴状通过连续相。为防止液滴在填料入口处聚结和过早出现液泛，轻相入口管应在支承器之上25~50mm处。选择填料材质时，除考虑料液的腐蚀性外，还应使填料只能被连续相润湿而不被分散相润湿，以利于液滴的生成和稳定。当填料层高度较大时，每隔3~5m高度应设置再分布器，以减小轴向返混。填料尺寸应小于塔径的1/8~1/10，以降低壁效应的影响。

填料塔结构简单，操作方便，特别适合处理腐蚀性料液。当工艺要求小于三个萃取理论级时，可选用填料塔。

为防止分散相液滴过多聚结，可增加塔内流体的湍动，即向填料提供外加脉动能量，造成液体脉动，这种填料塔成为脉动填料塔。但须注意，向填料塔加入脉动会使乱堆填料趋向定向排列，导致沟流，从而使脉动填料塔的应用受到限制。

2、筛板萃取塔

塔体内装有若干层筛板，筛孔直径比气-液传质的孔径药效。工业中所用孔径一般为

3~9mm，孔距为孔径的3~4倍，板间距为150~600mm。如果选轻相为分散相，则其通过踏板上的筛孔而被分散成细滴，与塔板上的连续相密切接触后便分层凝聚，并聚结于上层筛板的下面，然后借助压强差的推动，再经筛孔而分散。重液相经降液管六只下层塔板，水平横

向流到筛板另一端降液管。两相如是依次反复进行接

触与分层，便构成逐级接触萃取。如果先重相为分散

相，则应使轻相通过盛业管进入上层塔板。

筛板萃取塔内由于塔板的限制，减小了轴向返混，

同时由分散相的多次分散和聚结，液滴表面不断更新，

使筛板萃取塔的效率比填料塔有所提高，再加上筛板

塔结构简单，价格低廉，可处理腐蚀性料液，因而在

许多萃取过程中得到广泛应用。

3、脉冲筛板萃取塔

脉冲筛板塔也称液体脉动筛板塔，是指由于外力作用使液

体在塔内产生脉冲运动的筛板塔，其结构与气-液系统中无溢流

管的筛板塔类似。操作时，轻重液体皆穿过筛板而逆向流动，

分散相在筛板之间不凝聚分层。使液体产生脉动运动的方法有

许多种。在脉冲筛板塔中，脉冲振幅的范围为9~50mm，频率

为30~200 l/min。

脉冲萃取塔内，液体的脉动增加了相际接触面积和液体的

湍流程度，因而传质效率可大幅度提高，使塔能提供较多的理

论级数，但其生产力一般有所下降，在化工生产应用上受到一

定限制。

4、往复筛板萃取塔

往复筛板塔将若干层筛

板按一定间距固定在中心轴

上，由塔顶的传动机构驱动而

作往复运动。无溢流筛板的周

边和塔内壁之间保持一定的

间隙。往复振幅一般3~50mm，频率可达1001/min。往复筛板的孔径比脉动筛板的还大，一般为7~16mm。当筛板向下运动时，筛板下侧的液体经筛孔向上喷射；反之，筛板上侧的液体向下喷射。为防止液体沿筛板与塔壁间的缝隙走短路，应每隔若干块筛板，在塔内壁设置一块环形挡板。

当振幅一定时，在不发生液泛的前提下，效率随频率加大而提高。

往复筛板塔可较大幅度地增加相际接触面积和提高液体的湍流程度，传质效率高，流体阻力小，操作方便，生产能力大。