一种复合式萃取塔及其应用

本申请涉及萃取装备领域，具体而言，涉及一种复合式萃取塔及其应用。

背景技术：

1、萃取塔（又名抽提塔）是一种微分逆流传质设备，其工作原理是基于液体和液体之间的质量传递，通过溶剂和目标组分之间的物理或化学作用力（如亲和性、溶解度和挥发度等），实现目标组分的分离、富集和提纯。萃取塔具有多个理论级数，具有有机相存留量小，设备体积效率高，设备密封性强等优点，在石油、化工、医药等多领域被广泛应用。但是目前的萃取塔的分离效率不高，导致萃取产率不高。

技术实现思路

1、本申请提供一种复合式萃取塔及其应用，本申请的复合式萃取塔的分离效率较高，能够提升萃取产率。

2、第一方面，本申请提供了一种复合式萃取塔，其包括塔体，塔体从上到下依次为塔顶、萃取段和塔底；塔顶分别设置有重相进液管和轻相出液管，塔底分别设置有重相出液管和轻相进液管；萃取段从上到下依次设置至少一组传质件，每组传质件从上到下依次包括聚液区和分液区，聚液区中设置有若干折流板，所有折流板沿塔体的高度方向依次分布，分液区中填充有用于分液的填料环。

3、发明人发现，目前的萃取塔的内部结构较为单一，因此当分散相贯穿整个萃取塔时形成的液滴均匀且固定，液体表面在完成传质行为后不能得到及时的更新，导致有效传质比表面积下降，传质效率降低，进而导致萃取塔的分离效率较低，萃取产率不高。

4、在上述实现过程中，当复合式萃取塔工作时，密度和极性差别较大的不同类型的液体（通常是水和有机相）分别从塔顶和塔底输送到塔体的内部输送到塔体的内部，并在塔体萃取段的传质件中进行传质。在传质过程中，由于聚液区中设置有折流板，因此不同类型的液体会在聚液区中聚合并流动，充分进行传质；当液体汇聚向下流动至分液区中时，分液区中的填料环使得汇聚的液体重新分散成液体，这样液体表面在完成传质行为后可以得到及时的更新，从而提高有效传质比的表面积，进而提高复式萃取塔的分离效率和萃取产率。在萃取完成后，不同密度的液体再分别从塔底和塔顶排出。

5、在一种可能的实现方式中，折流板包括第一折流板和第二折流板，第一折流板和第二折流板沿塔体的高度方向交替分布于聚液区中，第一折流板的边缘与塔体的内壁接触，且第一折流板上设置有漏液口；第二折流板在第一折流板上的投影区域覆盖漏液口且小于第一折流板的面积。

6、在上述实现过程中，由于第一折流板的边缘是与塔体的内壁接触的，因此液体只能通过第一折流板的漏液口向下流动至第二折流板中，第二折流板的投影区域是覆盖漏液口的，因此通过漏液口的液体基本上都被第二折流板所承接，而且由于第二折流板的在第一折流板上的投影面积是小于第一折流板的面积的，因此第二折流板的边缘并未和塔体的内壁接触，因此液体可以通过第二折流板和塔体的内部之间空隙继续往下流，这样可以增加液体的流动距离，让不同类型的液体之间更好地传质。

7、在一种可能的实现方式中，相邻折流板的间距为5mm~30mm。

8、在上述实现过程中，相邻的折流板的间距控制在5mm~30mm的范围内有利于不同类型的液体之间进行充分的传质。

9、在一种可能的实现方式中，沿塔体的高度方向，每个传质件中，聚液区的长度和分液区的长度比为5:1~1:5。

10、在一种可能的实现方式中，塔顶的直径大于萃取段的直径；和/或，塔底的直径大于萃取段的直径。

11、在上述实现过程中，符合上述条件的复合式萃取塔中，不同密度的液体在传质完成后可以更迅速地从塔体内部排出。

12、在一种可能的实现方式中，以塔体的最低处为水平面，重相进液管距水平面的高度小于轻相出液管距水平面的高度，重相出液管距水平面的高度小于轻相进液管的高度。

13、在上述实现过程中，复合式萃取塔中不同密度的液体在萃取完成后，塔顶及塔底留有充分的空间及时间使重相与轻相混合液完成分层，保证了重相出口与轻相出口的纯度。

14、在一种可能的实现方式中，塔体的内部还设置有用于支撑填料环的支撑架，支撑架包括承载面，填料环位于承载面上，且承载面开设有通孔，通孔的直径不大于4mm，承载面的孔隙率为95%~98%。

15、在上述实现过程中，支撑架能起到固定填料环的作用，保证填料环能发挥分离液体的作用。

16、在一种可能的实现方式中，填料环包括鲍尔环、拉西环或西塔环中的至少一种；和/或，填料环的内径为4mm~25mm。

17、在一种可能的实现方式中，塔底还设置有脉冲管道。

18、在上述实现过程中，塔底的脉冲管道能和脉冲发生器连通，能提升复合式萃取塔的分离效率和萃取产率。

19、第二方面，本申请提供了复合式萃取塔在化工分离过程中的应用。

20、在上述实现过程中，当上述的复合式萃取塔用于化工分离时，能提升分离效率，提高萃取产率。

技术特征：

1.一种复合式萃取塔，其特征在于，其包括塔体，所述塔体从上到下依次为塔顶、萃取段和塔底，所述塔顶分别设置有重相进液管和轻相出液管，所述塔底分别设置有轻相进液管和重相出液管；

2.根据权利要求1所述的复合式萃取塔，其特征在于，所述折流板包括第一折流板和第二折流板，所述第一折流板和所述第二折流板沿所述塔体的高度方向交替分布于所述聚液区中，所述第一折流板的边缘与所述塔体的内壁接触，且所述第一折流板上设置有漏液口；所述第二折流板在所述第一折流板上的投影区域覆盖所述漏液口且小于所述第一折流板的面积。

3.根据权利要求1或2所述的复合式萃取塔，其特征在于，相邻所述折流板的间距为5mm~30mm。

4.根据权利要求1所述的复合式萃取塔，其特征在于，沿所述塔体的高度方向，每个所述传质件中，所述聚液区的长度和所述分液区的长度比为5:1~1:5。

5.根据权利要求1所述的复合式萃取塔，其特征在于，所述塔顶的直径大于所述萃取段的直径；和/或，所述塔底的直径大于所述萃取段的直径。

6.根据权利要求1所述的复合式萃取塔，其特征在于，以所述塔体的最低处为水平面，所述重相进液管距所述水平面的高度小于所述轻相出液管距所述水平面的高度，所述重相出液管距所述水平面的高度小于所述轻相进液管的高度。

7.根据权利要求1所述的复合式萃取塔，其特征在于，所述塔体的内部还设置有用于支撑所述填料环的支撑架，所述支撑架包括承载面，所述填料环位于所述承载面上，且所述承载面开设有通孔，所述通孔的平均直径不大于4mm，所述承载面的孔隙率为95%~98%。

8.根据权利要求1所述的复合式萃取塔，其特征在于，所述填料环包括鲍尔环、拉西环或西塔环中的至少一种；和/或，所述填料环的内径为4mm~25mm。

9.根据权利要求1~8任一项所述的复合式萃取塔，其特征在于，所述塔底还设置有脉冲管道。

10.权利要求1~9任一项所述的复合式萃取塔在化工分离过程中的应用。

技术总结本申请提供一种复合式萃取塔及其应用。本申请的复合式萃取塔的塔体从上到下依次为塔顶、萃取段和塔底；塔顶分别设置有重相进液管和轻相出液管，塔底分别设置有重相出液管和轻相进液管；萃取段从上到下依次设置至少一组传质件，每组传质件从上到下依次包括聚液区和分液区，聚液区中设置有若干折流板，所有折流板沿塔体的高度方向依次分布，分液区中填充有用于分液的填料环。本申请的复合式萃取塔的分离效率较高，能够提升萃取产率。技术研发人员：王勇,谭博仁,蒋子超,许东兵,齐涛受保护的技术使用者：中国科学院过程工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/26