萃(cui)(cui)取設(she)(she)備(bei)又稱萃(cui)(cui)取器(qi),一(yi)類(lei)用(yong)于萃(cui)(cui)取操作的(de)傳質設(she)(she)備(bei),能夠使萃(cui)(cui)取劑(ji)與料(liao)液(ye)良好接觸,實現料(liao)液(ye)所含(han)組(zu)分的(de)完善分離,有(you)分級接觸和(he)微分接觸兩類(lei)。在萃(cui)(cui)取設(she)(she)備(bei)中,通常是(shi)一(yi)相呈液(ye)滴(di)狀態分散于另一(yi)相中,很少用(yong)液(ye)膜狀態分散的(de)。
萃(cui)取(qu)設(she)備類型很多,按設(she)備結構分為三類:
混(hun)(hun)合(he)澄(cheng)(cheng)清(qing)器由混(hun)(hun)合(he)室(shi)和(he)澄(cheng)(cheng)清(qing)室(shi)兩部分(fen)組(zu)成(cheng),屬于分(fen)級(ji)(ji)接觸傳質設(she)備。混(hun)(hun)合(he)室(shi)中(zhong)裝(zhuang)有(you)攪(jiao)拌器,用以(yi)促進(jin)液滴破碎和(he)均(jun)勻混(hun)(hun)合(he)。有(you)些攪(jiao)拌器能從其(qi)下(xia)方抽汲重(zhong)相(xiang),借此(ci)保證(zheng)重(zhong)相(xiang)在(zai)級(ji)(ji)間流轉。澄(cheng)(cheng)清(qing)室(shi)是水(shui)平截面(mian)積較(jiao)大的(de)(de)空室(shi),有(you)時(shi)(shi)裝(zhuang)有(you)導(dao)板和(he)絲網,用以(yi)加速(su)液滴的(de)(de)凝聚(ju)分(fen)層。根據分(fen)離要求(qiu),混(hun)(hun)合(he)澄(cheng)(cheng)清(qing)器可(ke)(ke)以(yi)單級(ji)(ji)使用,也可(ke)(ke)以(yi)組(zu)成(cheng)級(ji)(ji)聯。當級(ji)(ji)聯逆(ni)流操(cao)作(zuo)時(shi)(shi),料液和(he)萃取劑(ji)分(fen)別加到級(ji)(ji)聯兩端的(de)(de)級(ji)(ji)中(zhong),萃余(yu)液和(he)萃取液則在(zai)相(xiang)反位置的(de)(de)級(ji)(ji)中(zhong)導(dao)出。混(hun)(hun)合(he)室(shi)的(de)(de)工(gong)作(zuo)容積可(ke)(ke)從料液和(he)萃取劑(ji)的(de)(de)總(zong)流量乘以(yi)萃取過程所需時(shi)(shi)間算出。澄(cheng)(cheng)清(qing)室(shi)的(de)(de)水(shui)平截面(mian)積,可(ke)(ke)從分(fen)散相(xiang)液體的(de)(de)流量除(chu)以(yi)液滴的(de)(de)凝聚(ju)分(fen)層速(su)度算出。這些操(cao)作(zuo)參數須經實(shi)驗測定。一(yi)般認為單位體積混(hun)(hun)合(he)室(shi)消(xiao)耗相(xiang)同的(de)(de)攪(jiao)拌功(gong)率(lv)時(shi)(shi),級(ji)(ji)效(xiao)大致相(xiang)等。因(yin)此(ci),在(zai)放大設(she)計(ji)(ji)時(shi)(shi),可(ke)(ke)按實(shi)測的(de)(de)萃取時(shi)(shi)間與分(fen)層速(su)度設(she)計(ji)(ji)生產設(she)備。混(hun)(hun)合(he)澄(cheng)(cheng)清(qing)器結構簡(jian)單,級(ji)(ji)效(xiao)率(lv)高(gao),放大效(xiao)應小,能夠適(shi)應各種生產規模,但投資和(he)運轉費(fei)用較(jiao)大。
萃(cui)取塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)用(yong)于(yu)(yu)萃(cui)取的(de)(de)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)設(she)備(bei)(bei),有填充塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)、篩板(ban)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)、轉盤塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)、脈動塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)和振動板(ban)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)等。塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)體都是(shi)直立圓(yuan)筒。輕相(xiang)自(zi)(zi)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)底進(jin)入,由塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂溢出;重(zhong)相(xiang)自(zi)(zi)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂加入,由塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)底導(dao)出;兩(liang)者在塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)內作(zuo)(zuo)逆(ni)向流動。除篩板(ban)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)外,各(ge)種(zhong)萃(cui)取塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)大都屬于(yu)(yu)微分接觸傳(chuan)質設(she)備(bei)(bei)。塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)中部是(shi)工作(zuo)(zuo)段(duan),兩(liang)端是(shi)分離段(duan),分別用(yong)于(yu)(yu)分散相(xiang)液(ye)滴的(de)(de)凝聚分層,以及(ji)連續相(xiang)夾(jia)帶的(de)(de)微細液(ye)滴的(de)(de)沉降分離。在萃(cui)取用(yong)的(de)(de)填充塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)和篩板(ban)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)中,液(ye)體依靠自(zi)(zi)身的(de)(de)能量進(jin)行分散和混合,因而設(she)備(bei)(bei)效能較低,只用(yong)于(yu)(yu)容易萃(cui)取或要求不高的(de)(de)場合。
常用的萃(cui)取塔型有:
在工(gong)作段(duan)(duan)中(zhong),等(deng)距離安裝(zhuang)一組環板,把工(gong)作段(duan)(duan)分(fen)隔(ge)成一系列小室(shi),每室(shi)中(zhong)心有一旋轉(zhuan)的(de)圓盤(pan)(pan)作為攪拌(ban)器。這些(xie)圓盤(pan)(pan)安裝(zhuang)在位于塔中(zhong)心的(de)主軸上,由塔外的(de)機械裝(zhuang)置帶動旋轉(zhuan)。轉(zhuan)盤(pan)(pan)塔結構(gou)簡單,處理(li)能力大(da),有相當高的(de)分(fen)離效能,廣(guang)泛應用于石油(you)(you)煉(lian)制工(gong)業和石油(you)(you)化工(gong)中(zhong)。(見彩(cai)圖)
在工作段中裝置成組(zu)篩板(無溢流(liu)(liu)(liu)管的)或(huo)填料。由脈(mo)動(dong)(dong)(dong)裝置產生的脈(mo)動(dong)(dong)(dong)液(ye)流(liu)(liu)(liu),通過管道引入塔底(di),使(shi)全塔液(ye)體(ti)作往復(fu)脈(mo)動(dong)(dong)(dong)。脈(mo)動(dong)(dong)(dong)液(ye)流(liu)(liu)(liu)在篩板或(huo)填料間作高速相(xiang)對(dui)運動(dong)(dong)(dong)產生渦(wo)流(liu)(liu)(liu),促使(shi)液(ye)滴細碎和均布。脈(mo)動(dong)(dong)(dong)塔能達到更高的分離效能,但處理量(liang)較(jiao)小,常用于核燃(ran)料及稀有元素工廠。
將篩板連成串,由(you)裝于塔(ta)頂上方的機械裝置帶動,在垂直方向作(zuo)(zuo)往復運動,借此攪(jiao)動液流,起著類似于脈動塔(ta)中的攪(jiao)拌作(zuo)(zuo)用。
萃取(qu)塔(ta)設計主要(yao)(yao)是確定(ding)塔(ta)的(de)直徑(jing)和工作段(duan)(duan)高度(du)。先從(cong)液體流量(liang)除以(yi)(yi)操作速度(du),得出塔(ta)截(jie)面,算出塔(ta)徑(jing)。然(ran)后根據塔(ta)的(de)特性(xing)以(yi)(yi)及(ji)物系性(xing)質和分離要(yao)(yao)求,確定(ding)傳(chuan)質單(dan)(dan)元高度(du)和傳(chuan)質單(dan)(dan)元數(shu),最后兩者相乘(cheng)即(ji)得塔(ta)的(de)工作段(duan)(duan)高度(du)。也有(you)按(an)當量(liang)高度(du)與理(li)論級數(shu)計算工作段(duan)(duan)高度(du)的(de)。
萃取(qu)(qu)(qu)專用(yong)的(de)(de)離心(xin)(xin)(xin)機,由于(yu)可以(yi)利用(yong)離心(xin)(xin)(xin)力加速液(ye)滴的(de)(de)沉降(jiang)分(fen)層,所以(yi)允許加劇攪拌(ban)使(shi)液(ye)滴細(xi)碎,從而強(qiang)化(hua)萃取(qu)(qu)(qu)操作。離心(xin)(xin)(xin)萃取(qu)(qu)(qu)機有分(fen)級(ji)接(jie)觸(chu)和(he)(he)微分(fen)接(jie)觸(chu)兩類(lei)。前者(zhe)在(zai)離心(xin)(xin)(xin)分(fen)離機內(nei)(nei)加上(shang)攪拌(ban)裝置(zhi),形成(cheng)單(dan)級(ji)或多級(ji)的(de)(de)離心(xin)(xin)(xin)萃取(qu)(qu)(qu)機,有路(lu)維(wei)斯塔(ta)式(shi)和(he)(he)圓(yuan)筒(tong)式(shi)離心(xin)(xin)(xin)萃取(qu)(qu)(qu)機。后(hou)者(zhe)的(de)(de)轉鼓內(nei)(nei)裝有多層同(tong)心(xin)(xin)(xin)圓(yuan)筒(tong),筒(tong)壁開孔,使(shi)液(ye)體兼有膜(mo)狀與滴狀分(fen)散,如波德比爾涅克(ke)式(shi)離心(xin)(xin)(xin)萃取(qu)(qu)(qu)機。離心(xin)(xin)(xin)萃取(qu)(qu)(qu)機特別適用(yong)于(yu)兩相密度差很小或易(yi)乳(ru)化(hua)的(de)(de)物(wu)系,由于(yu)物(wu)料在(zai)機內(nei)(nei)的(de)(de)停留時(shi)間(jian)很短,因而也適用(yong)于(yu)化(hua)學(xue)和(he)(he)物(wu)理性質不(bu)穩定的(de)(de)物(wu)質的(de)(de)萃取(qu)(qu)(qu)。