1.本發(fā)明涉及一種用溶劑萃取法進行萃取和反萃取的裝置，尤其涉及一種用于處理自然沉降速率慢、澄清時間長的液液兩相萃取和反萃取的裝置。

背景技術(shù)：

2.液液萃取是利用一相溶劑中所含溶質(zhì)在另一相中溶解度的大小、實現(xiàn)其中溶質(zhì)從一相轉(zhuǎn)移至另一相而與其他溶質(zhì)分離的方法。液液萃取過程包括兩相的混合傳質(zhì)和混合相的澄清分相兩個基本過程。傳統(tǒng)的溶劑萃取裝置有：混合澄清槽、萃取柱和離心萃取器，均由具有混合功能和澄清功能的兩部分組成。對于兩相傳質(zhì)速率快、粘度小的萃取體系，萃取過程易于連續(xù)化進行，而對于兩相傳質(zhì)速率慢、粘度大的萃取體系，萃取過程則往往因為效率低或混合相乳化導(dǎo)致分相困難而難以實施。

3.混合澄清槽依靠輕、重兩相密度差進行重力沉降或升浮，并在界面張力的作用下凝聚分層，形成萃取相和萃余相。趙朋龍等提出了一種用于利用箱式萃取法從鹽湖鹵水提鋰的強化分相裝置，在強化分離室內(nèi)設(shè)有超聲萃取裝置，澄清室內(nèi)設(shè)有上阻流板、下阻流板及有機相堰，澄清迅速，不會產(chǎn)生相夾帶(cn201721855655.2)。萃取柱形式多樣，兩相在垂直的柱或塔內(nèi)分別做上下連續(xù)逆流流動進行相接觸并傳質(zhì)。何濤等研發(fā)了一種立式混合澄清萃取設(shè)備，該設(shè)備包括塔體、兩相分散接觸材料、主軸和振動電機，更好地實現(xiàn)分散相的破碎-聚合-再破碎的循環(huán)(cn201410442977.9)。離心萃取器具有結(jié)構(gòu)緊湊，處理能力大，適合于兩相密度差小、粘度大和易乳化的體系，但離心萃取設(shè)備存在精密性高、制造成本貴、運行能耗大等缺點。張賀先針對離心時混合液混合不充分，化工原液離心萃取不徹底的問題公開了一種化工用離心萃取裝置(202020460690.x)。然而到目前為止液液萃取現(xiàn)有設(shè)備在經(jīng)濟上因操作成本過高仍然不能用于兩相分離自然沉降困難、澄清過程所需時間長的體系，兩相混合導(dǎo)致乳化而分相需要澄清的矛盾一直長期存在，還未見有關(guān)針對性的工程技術(shù)解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)方法中存在的不足，提供一種經(jīng)濟有效的用于液液兩相萃取和反萃取的裝置。

5.本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

6.一種用于液液兩相萃取和反萃取的裝置，包括包含混合區(qū)和分相區(qū)的單元體或連通的多個包含混合區(qū)和分相區(qū)的單元體，該單元體包含混合槽、驅(qū)動器、攪拌桿、過濾機和分相槽；在其單元體的混合槽上方設(shè)置萃取劑或反萃劑輸入口和原料液或負載有機相輸入口，混合槽底部設(shè)置混合液輸出口，在該輸出口處安裝兩向開閉閥門，槽內(nèi)混合液經(jīng)過管道流入過濾機，過濾機底部出口用管道與分相槽入口相連，在入口處連接導(dǎo)管，在分相槽底部設(shè)置槽內(nèi)分層液體輸出口，在該輸出口處安裝三通控制閥門，按流出方向分別設(shè)置負載有機相或反萃液輸出口和萃余液或反萃后有機相輸出口，驅(qū)動器與攪拌桿傳動連接；其混合

區(qū)是指單元體中混合槽內(nèi)的空間，其分相區(qū)是指單元體中分相槽內(nèi)的空間。原料液是指需要用萃取劑進行萃取的液體，萃余液是指原料液被萃取劑萃取后剩余的液體，反萃液是指用反萃劑對負載有機相進行反萃取后分出的水相，分相槽是混合液經(jīng)過濾機過濾后用于澄清分層的槽。

7.所述驅(qū)動器是電動機或水輪機。

8.所述過濾機是真空過濾機或加壓過濾機。

9.所述包含混合區(qū)和分相區(qū)的單元體既可用于萃取過程也可用于反萃取過程，用于萃取過程的單元體稱為萃取單元體，用于反萃取過程的單元體稱為反萃取單元體，前者或后者均有兩相液體對應(yīng)入口和出口；多個萃取單元體依次連接組成多級萃取系統(tǒng)，多個反萃取單元體依次連接組成多級反萃取系統(tǒng)；由連通的多個單元體組成多級萃取和反萃取系統(tǒng)。

10.在所述多級萃取和反萃取系統(tǒng)中，其單元體的連接方式按先萃取后反萃取即按萃取單元體在前、反萃取單元體在后順序設(shè)置；或者在兩個以上所述萃取單元體之間插入所述反萃取單元體，插入反萃取單元體的個數(shù)是一個以上。

11.所述連通的多個包含混合區(qū)和分相區(qū)的單元體之間設(shè)置機械泵經(jīng)管道輸送液體。

12.所述混合槽、分相槽和連接管道所用材料是聚氯乙烯、聚丙烯或玻璃鋼材料。

13.本發(fā)明的有益效果如下：

14.一種用于液液兩相萃取和反萃取的裝置，適用于萃取劑粘度大、自然沉降速度慢、澄清時間長的液液兩相混合的萃取和反萃取體系，擴展了溶劑萃取法的應(yīng)用范圍。采用孔徑比微乳團聚液滴直徑小的過濾材料強化混濁液的破乳作用，過程簡單、加快了分相速率和分層效果。在萃取劑不需再生的情況下，能將反萃取步驟直接插入萃取步驟之中，增加溶質(zhì)濃差平衡驅(qū)動力，提高萃取效率，為改變萃取過程和反萃取過程的組合方式提供了新的可能性。同時降低了多級萃取級數(shù)，減少萃取劑使用量，減少離心機使用，降低了能量消耗。

附圖說明

15.圖1是本發(fā)明中一個包含混合區(qū)和分相區(qū)單元體的結(jié)構(gòu)示意圖。

16.圖2是本發(fā)明中一個包括5個包含混合區(qū)和分相區(qū)萃取單元體的結(jié)構(gòu)示意圖。

17.圖3是本發(fā)明中一個包括2個包含混合區(qū)和分相區(qū)反萃取單元體的結(jié)構(gòu)示意圖。

18.圖4是本發(fā)明中一個包括3個萃取單元體和3個反萃取單元體的連接關(guān)系示意圖。

19.圖5是本發(fā)明中一個包括4個萃取單元體和2個反萃取單元體的連接關(guān)系示意圖。

20.其中：1、混合區(qū)，2、分相區(qū)，3、混合槽，4、驅(qū)動器，5、攪拌桿，6、過濾機，7、分相槽，8、萃取劑或反萃劑輸入口，9、原料液或負載有機相輸入口，10、混合液輸出口，11、兩向開閉閥門，12、管道，13、過濾機底部出口，14、管道，15、分相槽入口，16、導(dǎo)管，17、分層液體輸出口，18、三通控制閥門，19、負載有機相或反萃液輸出口，20、萃余液或反萃后有機相輸出口；e1、e2、e3、e4和e5分別指示第1級、第2級、第3級、第4級和第5級萃取單元體；s1、s2和s3分別指示第1級、第2級和第3級反萃取單元體；8

′

、反萃劑輸入口，19

′

、反萃液輸出口，20

′

、反萃后有機相輸出口。

具體實施方式

21.下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明：

22.實施例1

23.如圖1所示的裝置是一個包含混合區(qū)1和分相區(qū)2的單元體，包含混合槽3、驅(qū)動器4、攪拌桿5、過濾機6、分相槽7、萃取劑或反萃劑輸入口8、原料液或負載有機相輸入口9、混合液輸出口10、兩向開閉閥門11、管道12、過濾機底部出口13、管道14、分相槽入口15、導(dǎo)管16、分層液體輸出口17、三通控制閥門18、負載有機相或反萃液輸出口19、萃余液或反萃后有機相輸出口20。其中驅(qū)動機4采用電動機與攪拌桿5用齒輪或皮帶輪連接，混合槽3、分相槽7和連接管道所用材料是聚氯乙烯或聚丙烯材料。該單元體既可用作萃取單元體也可用作反萃取單元體。

24.實施例2

25.如圖2所示的裝置是一個包括5個包含混合區(qū)1和分相區(qū)2的單元體的萃取裝置，5個萃取單元體e1、e2、e3、e4和e5通過管道按液體逆流方式連接，萃取單元體之間設(shè)置機械泵、用于單元體間液體輸送。萃取單元體e1和e5兩頭輸入口9和8分別輸入原料液和萃取劑，其兩頭輸出口19和20分別輸出負載有機相和萃余液。驅(qū)動機4采用水輪機或電動機與攪拌桿5傳動連接。屬于5級逆流萃取操作裝置，每級單元體中均包含攪拌混合和過濾分相兩個部分。

26.實施例3

27.如圖3所示的裝置是一個包括2個包含混合區(qū)1和分相區(qū)2的單元體的反萃取裝置，2個反萃取單元體s1和s2通過管道按液體逆流方式相連，反萃取單元體之間設(shè)置機械泵、用于單元體間液體輸送。反萃取單元體s1和s2兩頭輸入口9和8分別輸入負載有機相和反萃劑，其兩頭輸出口19和20分別輸出反萃液和反萃后有機相。屬于2級逆流反萃取操作裝置，兩級單元體中均包含攪拌混合和過濾分相兩個部分。

28.實施例4

29.如圖4所示的裝置是一個包括6個包含混合區(qū)1和分相區(qū)2的單元體的裝置，其中3個萃取單元體e1、e2和e3按逆流方式用于萃取過程，另3個反萃取單元體s1、s2和s3按逆流方式用于反萃取過程，并且單元體的排列按照萃取e3

→

反萃取s3

→

萃取e2

→

反萃取s2

→

萃取e1

→

反萃取s1方式交替連接，單元體之間設(shè)置機械泵輸送液體。萃取單元體e1和e3兩頭輸入口9和8分別輸入原料液和萃取劑，萃取單元體e3輸出口20輸出萃余液；反萃取單元體s1輸入口8

′

輸入反萃劑、輸出口20

′

輸出反萃后有機相，反萃取單元體s3輸出口19

′

輸出反萃液。此裝置為3級逆流萃取交替穿插3級逆流反萃取裝置，其中單元體中過濾機6是真空過濾機。

30.實施例5

31.如圖5所示的裝置是一個包括6個包含混合區(qū)1和分相區(qū)2的單元體的裝置，其中4個萃取單元體e1、e2、e3和e4按逆流方式用于萃取過程，另2個反萃取單元體s1和s2按逆流方式用于反萃取過程，并且單元體的排列按照萃取e4

→

萃取e3

→

反萃取s2

→

萃取e2

→

萃取e1

→

反萃取s1方式混合連接，單元體之間設(shè)置機械泵輸送液體。萃取單元體e1和e4兩頭輸入口9和8分別輸入原料液和萃取劑，萃取單元體e4輸出口20輸出萃余液；反萃取單元體s1輸入口8

′

輸入反萃劑、輸出口20

′

輸出反萃后有機相，反萃取單元體s2輸出口19

′

輸出反萃

液。此裝置為4級逆流萃取混合2級逆流反萃取裝置，其中單元體中過濾機6是加壓過濾機。

32.以上僅為本發(fā)明選擇提供的部分實施案例而已，本發(fā)明的實施方式不受上述實施例的限制。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、組合和改進等以及依此進行形式和細節(jié)上的各種變化，都歸屬于本項發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。技術(shù)特征：

1.一種用于液液兩相萃取和反萃取的裝置，包括包含混合區(qū)(1)和分相區(qū)(2)的單元體或連通的多個包含混合區(qū)(1)和分相區(qū)(2)的單元體，其特征在于，該單元體包含混合槽(3)、驅(qū)動器(4)、攪拌桿(5)、過濾機(6)和分相槽(7)；在其單元體的混合槽上方設(shè)置萃取劑或反萃劑輸入口(8)和原料液或負載有機相輸入口(9)，混合槽底部設(shè)置混合液輸出口(10)，在該輸出口處安裝兩向開閉閥門(11)，槽內(nèi)混合液經(jīng)過管道(12)流入過濾機(6)，過濾機(6)底部出口(13)用管道(14)與分相槽(7)入口(15)相連，在入口(15)處連接導(dǎo)管(16)，在分相槽(7)底部設(shè)置槽內(nèi)分層液體輸出口(17)，在該輸出口處安裝三通控制閥門(18)，按流出方向分別設(shè)置負載有機相或反萃液輸出口(19)和萃余液或反萃后有機相輸出口(20)，驅(qū)動器(4)與攪拌桿(5)傳動連接；其混合區(qū)(1)是指單元體中混合槽(3)內(nèi)的空間，其分相區(qū)(2)是指單元體中分相槽(7)內(nèi)的空間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于液液兩相萃取和反萃取的裝置，其特征在于，所述驅(qū)動器(4)是電動機或水輪機。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于液液兩相萃取和反萃取的裝置，其特征在于，所述過濾機(6)是真空過濾機或加壓過濾機。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于液液兩相萃取和反萃取的裝置，其特征在于，所述包含混合區(qū)(1)和分相區(qū)(2)的單元體既可用于萃取過程也可用于反萃取過程，用于萃取過程的單元體稱為萃取單元體，用于反萃取過程的單元體稱為反萃取單元體，前者或后者均有兩相液體對應(yīng)入口和出口；多個萃取單元體依次連接組成多級萃取系統(tǒng)，多個反萃取單元體依次連接組成多級反萃取系統(tǒng)；由連通的多個單元體組成多級萃取和反萃取系統(tǒng)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于液液兩相萃取和反萃取的裝置，其特征在于，在所述多級萃取和反萃取系統(tǒng)中，其單元體的連接方式按先萃取后反萃取即按萃取單元體在前、反萃取單元體在后順序設(shè)置；或者在兩個以上所述萃取單元體之間插入所述反萃取單元體，插入反萃取單元體的個數(shù)是一個以上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于液液兩相萃取和反萃取的裝置，其特征在于，所述連通的多個包含混合區(qū)(1)和分相區(qū)(2)的單元體之間設(shè)置機械泵經(jīng)管道輸送液體。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于液液兩相萃取和反萃取的裝置，其特征在于，所述混合槽(3)、分相槽(7)和連接管道所用材料是聚氯乙烯、聚丙烯或玻璃鋼材料。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種用于液液兩相萃取和反萃取的裝置，包括包含混合區(qū)和分相區(qū)的單元體或連通的多個單元體，該單元體包含混合槽、驅(qū)動器、攪拌桿、過濾機和分相槽；在其單元體的混合槽上方設(shè)置萃取劑或反萃劑輸入口和原料液或負載有機相輸入口，混合槽底部設(shè)置混合液輸出口，在該輸出口處安裝兩向開閉閥門，槽內(nèi)混合液經(jīng)過管道流入過濾機，過濾機底部出口用管道與分相槽入口相連，在分相槽底部設(shè)置槽內(nèi)分層液體輸出口，在該輸出口處安裝三通控制閥門，按流出方向分別設(shè)置負載有機相或反萃液輸出口和萃余液或反萃后有機相輸出口；由連通的多個單元體組成多級萃取和反萃取系統(tǒng)。本發(fā)明適用于萃取劑粘度大、自然沉降速度慢、澄清時間長的液液萃取和反萃取過程，工業(yè)應(yīng)用能耗低。低。低。

技術(shù)研發(fā)人員：楊立新 鄺高龍 田翔 李梓怡 李娜

受保護的技術(shù)使用者：湘潭大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2021.11.15

技術(shù)公布日：2022/1/14