天一萃取萃取設(shè)備中萃取塔的研究與應(yīng)用

1.常用的萃取設(shè)備

???? 由于液液萃取過程的多樣性，萃取設(shè)備的種類很多，常用的萃取設(shè)備如圖2所示。選擇萃取設(shè)備時(shí)通常要考慮體系的特性、完成給定分離任務(wù)所需要的理論級(jí)數(shù)、處理量的大小、廠房條件（面積和高度）、設(shè)備投資和維修等各種因素。由于實(shí)際生產(chǎn)條件和工藝要求往往很復(fù)雜，萃取設(shè)備的選擇既是一門科學(xué)，也是一種技巧，在很大程度上取決于人們的經(jīng)驗(yàn)。近年來，萃取塔的研究和應(yīng)用得到很大的發(fā)展。

?????? 表2常用的萃取設(shè)備

2.萃取塔設(shè)備的研究

??? 萃取塔內(nèi)兩相逆流流動(dòng)的情況比較復(fù)雜，返混對(duì)萃取設(shè)備的影響很嚴(yán)重。如果不考慮返混，就無法進(jìn)行萃取柱的放大設(shè)計(jì)和設(shè)備強(qiáng)化。因此，人們對(duì)萃取柱的返混進(jìn)行了大量的研究工作，發(fā)展了級(jí)模型、反流模型、擴(kuò)散模型、前混模型、組合模型和群體平衡模型等。近年來，催群體平衡模型的研究很活躍。這種模型在考慮前混的基礎(chǔ)上進(jìn)一步考慮了液滴的相互作用和粉碎、聚合機(jī)理，可以更為精確地描述萃取塔內(nèi)兩相的流體力學(xué)和傳質(zhì)行為。對(duì)探索強(qiáng)化萃取設(shè)備的途徑具有重要意義。但是由于萃取塔內(nèi)液滴群的行為過于復(fù)雜，模型參數(shù)太多，這種新模型尚難用于放大設(shè)計(jì)。目前應(yīng)用最廣泛的還是擴(kuò)散模型和返流模型。

??? 由于萃取塔設(shè)計(jì)方法復(fù)雜而有局限性，很多萃取設(shè)備設(shè)計(jì)不盡合理，效率不高，往往成為過程的瓶頸。因此，近年來有關(guān)萃取塔設(shè)備的研究工作很活躍。人們針對(duì)各種萃取塔的性能和設(shè)計(jì)放大進(jìn)行了大量的研究。到今天應(yīng)用最廣泛的有填料萃取塔、脈沖萃取塔和攪拌萃取塔。

3.萃取塔的典型應(yīng)用

??? 中國(guó)20世紀(jì)70年代從國(guó)外引進(jìn)的首套全餾分環(huán)丁砜芳抽提裝置的抽提塔采用大孔篩板，塔徑1.4m，共88層塔板。這種板型雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，處理量大，但是傳質(zhì)效率很低。標(biāo)定結(jié)果表明，工業(yè)設(shè)備的板效率僅為15%左右。由于該芳烴抽提裝置原料組分發(fā)生了變化，以致出現(xiàn)抽提塔的抽余油中含芳烴量大幅度上升和處理能力有限等問題，急需進(jìn)行改造。

??? 通過用環(huán)丁芳烴抽提CAD軟件進(jìn)行核算，發(fā)現(xiàn)了大孔篩板塔傳質(zhì)效率低的瓶頸，因此用QH-1型扁環(huán)填料取代了傳質(zhì)段的大孔篩板。技術(shù)改造后，抽提塔抽余油中的芳烴含量降低了6%以上，處理能力提高了10%以上。此項(xiàng)技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，而如今此項(xiàng)技術(shù)已在國(guó)內(nèi)得到推廣應(yīng)用。

??? 脈沖填料萃取塔具有很大處理能力和恒的傳質(zhì)效率，特別適合于中、高界面張力的萃取體系，已在石油化工中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。早年的脈沖填料塔主要應(yīng)用傳統(tǒng)的陶瓷拉西環(huán)或不銹鋼拉西環(huán)。近年來，采用表明光滑的、比表面積很高的板波填料可以大幅度提高脈沖填料塔的通量。且處理能力能有效提高40%以上。

??? 轉(zhuǎn)盤萃取塔屬于機(jī)械攪拌萃取塔，它由帶水平靜環(huán)擋板的垂直的圓筒構(gòu)成。其特點(diǎn)是處理能力大，密封性號(hào)，具有可塑性（根據(jù)分離要求不同，處理能力和體系特性的不同可設(shè)計(jì)不同的結(jié)構(gòu)），同時(shí)轉(zhuǎn)盤萃取塔占地面積也比較小。在當(dāng)今的工業(yè)要求下，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。

??? 由于溶劑萃取具有廣泛的應(yīng)用和發(fā)展前景，近年來萃取設(shè)備得以迅猛發(fā)展。同時(shí)由于萃取過程的復(fù)雜性和現(xiàn)代工業(yè)的更高要求，多科學(xué)交叉的深入研究有待進(jìn)一步提高。

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