萃(cui)取(qu)設(she)備又(you)稱萃(cui)取(qu)器,一(yi)類用于萃(cui)取(qu)操(cao)作的傳質設(she)備,能夠使萃(cui)取(qu)劑與料液(ye)良好接觸(chu),實(shi)現料液(ye)所含組(zu)分(fen)的完善分(fen)離,有(you)分(fen)級(ji)接觸(chu)和(he)微分(fen)接觸(chu)兩類。在萃(cui)取(qu)設(she)備中,通常(chang)是(shi)一(yi)相呈液(ye)滴狀態分(fen)散于另(ling)一(yi)相中,很(hen)少用液(ye)膜狀態分(fen)散的。
萃取設(she)備(bei)類(lei)型很多,按(an)設(she)備(bei)結構分(fen)為三類(lei):
混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)澄清(qing)器(qi)(qi)由混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)室和(he)澄清(qing)室兩部分(fen)(fen)組成,屬(shu)于分(fen)(fen)級(ji)(ji)(ji)(ji)接(jie)觸傳質設備(bei)。混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)室中(zhong)(zhong)裝有攪拌器(qi)(qi),用以促進液(ye)(ye)滴破碎(sui)和(he)均勻(yun)混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)。有些攪拌器(qi)(qi)能從其下方抽汲重相(xiang),借此保證重相(xiang)在(zai)級(ji)(ji)(ji)(ji)間流(liu)(liu)轉(zhuan)。澄清(qing)室是水平(ping)截面積(ji)較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)空室,有時(shi)裝有導(dao)板和(he)絲網,用以加速(su)液(ye)(ye)滴的(de)(de)(de)凝聚分(fen)(fen)層。根據(ju)分(fen)(fen)離(li)要求,混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)澄清(qing)器(qi)(qi)可(ke)以單級(ji)(ji)(ji)(ji)使用,也可(ke)以組成級(ji)(ji)(ji)(ji)聯(lian)。當級(ji)(ji)(ji)(ji)聯(lian)逆流(liu)(liu)操作(zuo)時(shi),料液(ye)(ye)和(he)萃取劑分(fen)(fen)別(bie)加到級(ji)(ji)(ji)(ji)聯(lian)兩端的(de)(de)(de)級(ji)(ji)(ji)(ji)中(zhong)(zhong),萃余液(ye)(ye)和(he)萃取液(ye)(ye)則在(zai)相(xiang)反位置的(de)(de)(de)級(ji)(ji)(ji)(ji)中(zhong)(zhong)導(dao)出。混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)室的(de)(de)(de)工作(zuo)容積(ji)可(ke)從料液(ye)(ye)和(he)萃取劑的(de)(de)(de)總流(liu)(liu)量(liang)乘以萃取過程所需(xu)時(shi)間算出。澄清(qing)室的(de)(de)(de)水平(ping)截面積(ji),可(ke)從分(fen)(fen)散(san)相(xiang)液(ye)(ye)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)流(liu)(liu)量(liang)除以液(ye)(ye)滴的(de)(de)(de)凝聚分(fen)(fen)層速(su)度算出。這(zhe)些操作(zuo)參(can)數須(xu)經實驗測(ce)定。一(yi)般認為單位體(ti)(ti)積(ji)混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)室消耗相(xiang)同的(de)(de)(de)攪拌功率(lv)時(shi),級(ji)(ji)(ji)(ji)效(xiao)大(da)致(zhi)相(xiang)等。因此,在(zai)放大(da)設計(ji)時(shi),可(ke)按(an)實測(ce)的(de)(de)(de)萃取時(shi)間與分(fen)(fen)層速(su)度設計(ji)生(sheng)產設備(bei)。混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)澄清(qing)器(qi)(qi)結構簡單,級(ji)(ji)(ji)(ji)效(xiao)率(lv)高,放大(da)效(xiao)應小,能夠適(shi)應各種生(sheng)產規模,但投資和(he)運轉(zhuan)費用較(jiao)大(da)。
萃(cui)取(qu)(qu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)用(yong)(yong)于萃(cui)取(qu)(qu)的(de)(de)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)設備(bei)(bei),有填充塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)、篩板塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)、轉(zhuan)盤(pan)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)、脈動塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)和(he)振動板塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)等。塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)體(ti)都是(shi)直立(li)圓筒(tong)。輕相(xiang)自塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)底進入,由(you)(you)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂溢出;重(zhong)相(xiang)自塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂加入,由(you)(you)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)底導出;兩者在塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)內(nei)作(zuo)(zuo)逆(ni)向流動。除篩板塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)外,各種萃(cui)取(qu)(qu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)大都屬(shu)于微分(fen)接觸傳(chuan)質設備(bei)(bei)。塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)中部是(shi)工(gong)作(zuo)(zuo)段,兩端(duan)是(shi)分(fen)離段,分(fen)別(bie)用(yong)(yong)于分(fen)散相(xiang)液滴的(de)(de)凝聚分(fen)層,以及連續(xu)相(xiang)夾帶的(de)(de)微細液滴的(de)(de)沉降分(fen)離。在萃(cui)取(qu)(qu)用(yong)(yong)的(de)(de)填充塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)和(he)篩板塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)中,液體(ti)依靠(kao)自身的(de)(de)能量進行分(fen)散和(he)混合(he),因(yin)而設備(bei)(bei)效能較低,只用(yong)(yong)于容易萃(cui)取(qu)(qu)或要求(qiu)不高(gao)的(de)(de)場合(he)。
常用(yong)的萃取塔(ta)型有:
在(zai)工作(zuo)段(duan)中(zhong),等(deng)距離(li)安裝一(yi)組環板,把工作(zuo)段(duan)分隔成一(yi)系列小室(shi),每室(shi)中(zhong)心(xin)有一(yi)旋轉的圓(yuan)盤(pan)作(zuo)為(wei)攪拌器。這些圓(yuan)盤(pan)安裝在(zai)位于塔中(zhong)心(xin)的主軸(zhou)上,由塔外的機械裝置帶動旋轉。轉盤(pan)塔結構簡單,處理(li)能力大(da),有相當高的分離(li)效能,廣泛應用(yong)于石油(you)煉(lian)制工業和石油(you)化工中(zhong)。(見(jian)彩圖)
在(zai)工作(zuo)段中裝置成組篩板(無溢(yi)流(liu)(liu)管(guan)的)或填(tian)料。由脈動(dong)裝置產生的脈動(dong)液(ye)流(liu)(liu),通過管(guan)道引入塔底,使全塔液(ye)體(ti)作(zuo)往(wang)復脈動(dong)。脈動(dong)液(ye)流(liu)(liu)在(zai)篩板或填(tian)料間(jian)作(zuo)高速相對(dui)運動(dong)產生渦流(liu)(liu),促使液(ye)滴細碎和均(jun)布。脈動(dong)塔能(neng)達到(dao)更(geng)高的分(fen)離效能(neng),但處理量(liang)較(jiao)小(xiao),常用于核燃料及稀有(you)元素工廠(chang)。
將篩板連成串,由裝于(yu)塔(ta)頂上(shang)方(fang)的機械裝置帶動(dong),在垂直方(fang)向作往復運動(dong),借此攪動(dong)液流,起著(zhu)類似于(yu)脈(mo)動(dong)塔(ta)中的攪拌(ban)作用。
萃取塔(ta)設計主要是確(que)定塔(ta)的(de)直徑(jing)和工(gong)作(zuo)段高(gao)度(du)(du)。先從(cong)液體流量除以操(cao)作(zuo)速度(du)(du),得出(chu)塔(ta)截面,算出(chu)塔(ta)徑(jing)。然后(hou)根(gen)據塔(ta)的(de)特性以及物系性質(zhi)和分離要求(qiu),確(que)定傳質(zhi)單元高(gao)度(du)(du)和傳質(zhi)單元數(shu),最后(hou)兩者(zhe)相乘即得塔(ta)的(de)工(gong)作(zuo)段高(gao)度(du)(du)。也有(you)按當(dang)量高(gao)度(du)(du)與理論(lun)級數(shu)計算工(gong)作(zuo)段高(gao)度(du)(du)的(de)。
萃(cui)(cui)取(qu)專用(yong)的離(li)(li)心機(ji)(ji)(ji),由于可以(yi)利用(yong)離(li)(li)心力加(jia)速液滴的沉(chen)降分(fen)層,所以(yi)允(yun)許加(jia)劇攪拌(ban)使液滴細碎,從而強(qiang)化萃(cui)(cui)取(qu)操(cao)作(zuo)。離(li)(li)心萃(cui)(cui)取(qu)機(ji)(ji)(ji)有(you)(you)分(fen)級接觸(chu)和微分(fen)接觸(chu)兩(liang)類。前者在離(li)(li)心分(fen)離(li)(li)機(ji)(ji)(ji)內(nei)(nei)加(jia)上攪拌(ban)裝置,形成單級或多級的離(li)(li)心萃(cui)(cui)取(qu)機(ji)(ji)(ji),有(you)(you)路(lu)維斯塔式和圓(yuan)(yuan)筒式離(li)(li)心萃(cui)(cui)取(qu)機(ji)(ji)(ji)。后者的轉(zhuan)鼓內(nei)(nei)裝有(you)(you)多層同心圓(yuan)(yuan)筒,筒壁開孔,使液體兼有(you)(you)膜狀與(yu)滴狀分(fen)散,如波德比(bi)爾涅克式離(li)(li)心萃(cui)(cui)取(qu)機(ji)(ji)(ji)。離(li)(li)心萃(cui)(cui)取(qu)機(ji)(ji)(ji)特別適用(yong)于兩(liang)相密度差很小或易乳(ru)化的物(wu)系,由于物(wu)料在機(ji)(ji)(ji)內(nei)(nei)的停留時間很短,因而也適用(yong)于化學和物(wu)理性質不穩定(ding)的物(wu)質的萃(cui)(cui)取(qu)。