萃(cui)取設備(bei)(bei)又稱萃(cui)取器(qi),一類用(yong)于萃(cui)取操作的傳質(zhi)設備(bei)(bei),能夠使萃(cui)取劑與料液良好接觸(chu),實現料液所(suo)含組分(fen)的完善分(fen)離(li),有分(fen)級接觸(chu)和微分(fen)接觸(chu)兩類。在(zai)萃(cui)取設備(bei)(bei)中,通(tong)常是一相呈液滴狀態分(fen)散于另一相中,很少(shao)用(yong)液膜狀態分(fen)散的。
萃取設備類(lei)型很多(duo),按設備結(jie)構分(fen)為(wei)三(san)類(lei):
混(hun)(hun)合(he)澄(cheng)(cheng)清器(qi)由混(hun)(hun)合(he)室和(he)(he)澄(cheng)(cheng)清室兩部分組成,屬于分級(ji)(ji)接(jie)觸傳質設(she)(she)(she)備(bei)。混(hun)(hun)合(he)室中(zhong)裝有攪拌器(qi),用以促進液滴破碎(sui)和(he)(he)均勻(yun)混(hun)(hun)合(he)。有些攪拌器(qi)能從(cong)(cong)其下方(fang)抽汲重相(xiang),借(jie)此保證(zheng)重相(xiang)在(zai)級(ji)(ji)間(jian)流(liu)轉(zhuan)(zhuan)。澄(cheng)(cheng)清室是(shi)水平(ping)截面(mian)積(ji)較(jiao)大(da)(da)的(de)(de)(de)空室,有時(shi)(shi)(shi)(shi)裝有導板和(he)(he)絲網(wang),用以加速液滴的(de)(de)(de)凝聚(ju)分層(ceng)。根據(ju)分離要求,混(hun)(hun)合(he)澄(cheng)(cheng)清器(qi)可以單級(ji)(ji)使用,也可以組成級(ji)(ji)聯。當級(ji)(ji)聯逆(ni)流(liu)操作時(shi)(shi)(shi)(shi),料液和(he)(he)萃(cui)(cui)(cui)取劑(ji)分別加到級(ji)(ji)聯兩端的(de)(de)(de)級(ji)(ji)中(zhong),萃(cui)(cui)(cui)余(yu)液和(he)(he)萃(cui)(cui)(cui)取液則在(zai)相(xiang)反(fan)位置的(de)(de)(de)級(ji)(ji)中(zhong)導出(chu)(chu)。混(hun)(hun)合(he)室的(de)(de)(de)工作容積(ji)可從(cong)(cong)料液和(he)(he)萃(cui)(cui)(cui)取劑(ji)的(de)(de)(de)總流(liu)量乘以萃(cui)(cui)(cui)取過程所需時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)算出(chu)(chu)。澄(cheng)(cheng)清室的(de)(de)(de)水平(ping)截面(mian)積(ji),可從(cong)(cong)分散(san)相(xiang)液體(ti)的(de)(de)(de)流(liu)量除以液滴的(de)(de)(de)凝聚(ju)分層(ceng)速度算出(chu)(chu)。這些操作參數須經實驗(yan)測定(ding)。一般認為(wei)單位體(ti)積(ji)混(hun)(hun)合(he)室消耗相(xiang)同的(de)(de)(de)攪拌功率時(shi)(shi)(shi)(shi),級(ji)(ji)效大(da)(da)致相(xiang)等。因(yin)此,在(zai)放(fang)大(da)(da)設(she)(she)(she)計(ji)時(shi)(shi)(shi)(shi),可按(an)實測的(de)(de)(de)萃(cui)(cui)(cui)取時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)與分層(ceng)速度設(she)(she)(she)計(ji)生(sheng)產設(she)(she)(she)備(bei)。混(hun)(hun)合(he)澄(cheng)(cheng)清器(qi)結構(gou)簡單,級(ji)(ji)效率高,放(fang)大(da)(da)效應(ying)小,能夠適應(ying)各種生(sheng)產規(gui)模,但投資和(he)(he)運(yun)轉(zhuan)(zhuan)費(fei)用較(jiao)大(da)(da)。
萃(cui)取(qu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)用(yong)(yong)于萃(cui)取(qu)的(de)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)設(she)備,有填(tian)充塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)、篩板塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)、轉盤塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)、脈動塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)和(he)振(zhen)動板塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)等。塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)體(ti)都是(shi)直(zhi)立圓筒。輕相自塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)底進入,由塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂溢(yi)出;重相自塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂加入,由塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)底導出;兩者在塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)內作逆向流動。除篩板塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)外,各種萃(cui)取(qu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)大都屬于微(wei)分接觸傳質設(she)備。塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)中(zhong)部是(shi)工(gong)作段,兩端是(shi)分離段,分別用(yong)(yong)于分散(san)相液滴(di)的(de)凝(ning)聚分層(ceng),以及(ji)連續(xu)相夾帶的(de)微(wei)細(xi)液滴(di)的(de)沉降分離。在萃(cui)取(qu)用(yong)(yong)的(de)填(tian)充塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)和(he)篩板塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)中(zhong),液體(ti)依靠自身的(de)能量進行分散(san)和(he)混(hun)合,因而設(she)備效(xiao)能較(jiao)低,只用(yong)(yong)于容易(yi)萃(cui)取(qu)或要求不高(gao)的(de)場合。
常用的萃取(qu)塔型(xing)有:
在(zai)工作段(duan)中,等(deng)距離(li)安裝(zhuang)(zhuang)一(yi)組環板,把工作段(duan)分隔(ge)成一(yi)系列小室(shi),每室(shi)中心有一(yi)旋轉(zhuan)的(de)圓盤作為(wei)攪拌器。這些圓盤安裝(zhuang)(zhuang)在(zai)位(wei)于(yu)塔(ta)中心的(de)主軸上,由塔(ta)外的(de)機械裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)帶(dai)動旋轉(zhuan)。轉(zhuan)盤塔(ta)結構簡單,處(chu)理能(neng)力大,有相(xiang)當高(gao)的(de)分離(li)效能(neng),廣泛應用于(yu)石油煉制工業和石油化工中。(見(jian)彩圖)
在工(gong)(gong)作段中裝置成(cheng)組(zu)篩(shai)板(無溢流管(guan)的)或填(tian)料(liao)。由脈(mo)(mo)動(dong)裝置產(chan)生的脈(mo)(mo)動(dong)液流,通過管(guan)道(dao)引入塔底(di),使全塔液體作往(wang)復脈(mo)(mo)動(dong)。脈(mo)(mo)動(dong)液流在篩(shai)板或填(tian)料(liao)間作高速(su)相對運動(dong)產(chan)生渦流,促使液滴細(xi)碎和均布(bu)。脈(mo)(mo)動(dong)塔能達到(dao)更高的分離效能,但處理量較(jiao)小(xiao),常(chang)用于核(he)燃料(liao)及稀有(you)元素工(gong)(gong)廠。
將(jiang)篩(shai)板連成串,由裝(zhuang)于塔頂上方的機械裝(zhuang)置帶動,在(zai)垂直方向作往(wang)復運(yun)動,借(jie)此攪(jiao)動液流,起(qi)著(zhu)類(lei)似于脈(mo)動塔中的攪(jiao)拌作用。
萃取塔(ta)(ta)設計主要是確定塔(ta)(ta)的直(zhi)徑和工(gong)作(zuo)(zuo)段高度(du)(du)。先從液體流量(liang)除以操作(zuo)(zuo)速度(du)(du),得出塔(ta)(ta)截面,算(suan)出塔(ta)(ta)徑。然后根據塔(ta)(ta)的特性以及物系性質和分離要求,確定傳(chuan)質單元高度(du)(du)和傳(chuan)質單元數,最后兩者相(xiang)乘即得塔(ta)(ta)的工(gong)作(zuo)(zuo)段高度(du)(du)。也(ye)有按當量(liang)高度(du)(du)與(yu)理論級數計算(suan)工(gong)作(zuo)(zuo)段高度(du)(du)的。
萃(cui)(cui)取(qu)(qu)專用的(de)(de)(de)離心(xin)(xin)機(ji)(ji)(ji),由于可以利(li)用離心(xin)(xin)力加(jia)速液滴(di)的(de)(de)(de)沉(chen)降(jiang)分(fen)層(ceng)(ceng),所以允許加(jia)劇(ju)攪拌使液滴(di)細碎,從而強(qiang)化萃(cui)(cui)取(qu)(qu)操作。離心(xin)(xin)萃(cui)(cui)取(qu)(qu)機(ji)(ji)(ji)有分(fen)級接觸和微分(fen)接觸兩類(lei)。前者在(zai)離心(xin)(xin)分(fen)離機(ji)(ji)(ji)內(nei)加(jia)上攪拌裝(zhuang)置,形成單級或多級的(de)(de)(de)離心(xin)(xin)萃(cui)(cui)取(qu)(qu)機(ji)(ji)(ji),有路維斯塔式和圓(yuan)筒式離心(xin)(xin)萃(cui)(cui)取(qu)(qu)機(ji)(ji)(ji)。后者的(de)(de)(de)轉鼓內(nei)裝(zhuang)有多層(ceng)(ceng)同(tong)心(xin)(xin)圓(yuan)筒,筒壁開孔,使液體兼有膜(mo)狀(zhuang)與滴(di)狀(zhuang)分(fen)散,如波德比爾涅克式離心(xin)(xin)萃(cui)(cui)取(qu)(qu)機(ji)(ji)(ji)。離心(xin)(xin)萃(cui)(cui)取(qu)(qu)機(ji)(ji)(ji)特別適(shi)用于兩相密度差很(hen)小(xiao)或易乳(ru)化的(de)(de)(de)物(wu)(wu)系(xi),由于物(wu)(wu)料(liao)在(zai)機(ji)(ji)(ji)內(nei)的(de)(de)(de)停留時間很(hen)短,因而也(ye)適(shi)用于化學和物(wu)(wu)理性質不穩定(ding)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)質的(de)(de)(de)萃(cui)(cui)取(qu)(qu)。