專利名稱：將混成分散系的液－液萃取兩種溶液可控地導入分離部的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于將在混合單元中混合成為分散系的液-液萃取溶液從混合單元進一步導入分離部的方法。本發(fā)明還涉及一種實現(xiàn)此方法的設備。如何將分散系導入分離部的方法實際上會影響整個分離部的流場及其可控性。本發(fā)明的方法和設備的目的是增強溶液的強化分離，其方法是通過所使用的裝置使分散系液流在側(cè)向方向上排列定向、減弱并均勻化，并且使水平和垂直注入方向同等重要，以及降低從分離部一側(cè)對分散系注入的反壓。
本發(fā)明還使構(gòu)造很大的大型萃取裝置成為可能，其總流量可高達5,000-6,000 m3/h，而采用通常的技術可以處理的最大流量是3,000m3/h。至于分離部中的注入裝置，一直很難過渡到更大的流量，因為除了需要更大的總流量容積外，混合單元的底部也總是必須制作得更低，從而距離分離部底部水平面就更遠。這是因為混合器的設計是根據(jù)給定的溶液延遲時間，而分離部則分別是根據(jù)給定的相對表面積分離能力設計的。在總流量很大的情況下，這意味著混合單元的底部比分離部的底部要低2-5m。
根據(jù)本發(fā)明，如今可以利用如上所述的混合單元和分離單元的差別，通過改進分離單元中分散系注入到分離部時兩種分開的溶液所形成的分散系的取向而分離為兩種不同的相。本發(fā)明的裝置與FI 935393號專利申請書中所介紹的方法和設備是相容的。這樣，在上述申請書和本申請書中所描述的注入裝置不要求混合單元分成為數(shù)個順序連接的區(qū)域以便使它們的底部水平面互相接近或者與分離部的底部水平面處于同一水平面。在大多數(shù)情況下，在通常的萃取系統(tǒng)中分散系作為表面流從混合單元的側(cè)面水平地導入分離部，結(jié)果成為分離部縱長方向上的強流而進入分離部。在分離部中部出現(xiàn)的強表面流阻礙分散系在液流的整個橫向區(qū)上均勻分布。
根據(jù)FI 935393號專利申請書，排出混合單元分散系是沿著沉降槽的高度發(fā)生的，在這種情況下是通過使液流垂直指向得到這一優(yōu)點的，而分散系可以經(jīng)過重力減弱導入分離部。在上述FI申請書中所描述的設備中，最后一個混合器設置于沉降槽的縱軸上，且混合器和沉降槽之間的豎管是一個直通管道，所以它與混合器的混合方向垂直，其大小與整個混合器相等，而其寬度大約為混合器直徑的一半。
特別是在處理大溶液流量的萃取裝置中，管道的長度決定于混合器配置要求。為了使沉淀溶液的傳輸距離盡可能地短，最好是在每一萃取步驟中，將混合單元的第一個裝置，即泵單元，定位于混合單元的角部。另一方面的目的是得到一個緊湊的混合單元，在此緊湊的混合單元中由混合單元的一個裝置流到另一個裝置的分散系的傳輸距離應該保持盡可能地短，于是各相不會有時間在傳輸管路中分離。當然最好是分散系可以在它從混合器流出之后立刻借助豎管轉(zhuǎn)向并從而成為與分離部的縱軸平行，但是由于上述原因最后一個混合器并非總是能配置于分離部的中心線上；在這種情況下分散系液流必須對準并指向沉降槽的中心線，盡管最后一個混合器的位置從該中心線偏移。
本發(fā)明涉及一種在如下條件下將分散系從混合器導入分離部的方法和設備，即由混合單元以相對分離單元的縱軸呈非對稱形式排出的分散系液流在送入分離單元之前轉(zhuǎn)向并排列定向成對稱形式。為了使分散系液流轉(zhuǎn)向，混合單元中的最后一個混合器中設置有液流轉(zhuǎn)向部件。從最后一個混合器出發(fā)，分散系首先借助設置在與混合器的底部水平面同一水平面上的水平分散系管道導入一個與上述管道連接的分散系豎管并實質(zhì)上垂直向上升高。該豎管位于分離部的縱軸上，因而從混合器通往豎管的分散系管道與分離部的縱軸形成一個角度，此角度的大小為0-60°。于是根據(jù)本發(fā)明，就可借助設置在最后一個混合器中的液流導流片和借助液流轉(zhuǎn)向分散系管道使分散系液流的方向轉(zhuǎn)向而成為與分離部的縱軸對稱。然后，分散系沿著分離部的整個寬度從豎管開口被導向分離部的前端，而該豎管還最好是朝向分離部擴張并且其底部朝向分離部升高。根據(jù)另一最佳實施例，豎管位于分離部前端下面，而分散系則導入分離部的底部。本發(fā)明的主要新特征由所附的權(quán)利要求書可以得到充分了解。
下面參考附圖對本發(fā)明進行更為詳細的描述，附圖中

圖1是混合單元和分離部前端的頂視圖；圖2是分散系注入裝置的頂視詳圖；圖3是本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的頂視示意圖；圖4是圖3實施例的側(cè)視圖；而圖5示出圖4的細部。
圖1表示由混合單元1和分離部，即沉降槽2構(gòu)成的萃取步驟。在此情況下混合單元的一部分包括一個泵單元3和一個混合器4，以及所需溶液和分散系傳輸管道，對它們未進行更詳細的描述。當然很明顯混合器的數(shù)目可以變化。在沉降槽2(此處只示出其前端)中設置有數(shù)個格篩5、6和7，用于使分散系在沉降槽的整個橫向區(qū)域上均勻分布。
由圖1和圖2可見，混合器4不是位于與沉降槽2的流向平行的縱軸8之上，因此在將分散系注入沉降槽之前必須使之重新定向。為了能夠靈活地將分散系的流向從混合器的旋轉(zhuǎn)方向改變?yōu)槌两挡鄣目v向方向，混合器設置有垂直液流導流片9用來使分散系轉(zhuǎn)向進入所要求的方向。特別是當從旋轉(zhuǎn)方向觀察時，緊隨導入分散系管道10的孔隙后面液流導流片是極其重要的。
從混合單元的最后一個混合器4出來的分散系通過與混合器形成一個角度的分散系管道10接著進行傳輸。管道與沉降槽的縱軸形成0-60°的角度，此角度的大小取決于混合器的位置。借助液流導流片9和分散系管道10可以使分散系液流轉(zhuǎn)向，從而，比如在圖1和圖2的情況下(可設想沉降槽中的分散系液流受到強力作用轉(zhuǎn)向側(cè)方，在此處為轉(zhuǎn)向左方)，可使之直接排列定向為與沉降槽的縱軸平行。
從分散系管道10出來的分散系接著在垂直方向上升高，并通過位于沉降槽縱軸之上的圓柱形豎管11到達沉降槽2。豎管對著沉降槽的那個邊緣，即其前緣12，對沉降槽的前部13開放并且進一步向沉降槽擴張。豎管的前緣朝著沉降槽相對水平面升高一個角度0-60°，最好是25-35°。
分散系管道和豎管設計成使分散系的流速大約為0.2-0.7 m/s。為了消除沉降槽中分離出的較重的水溶液所造成的反壓，豎管對著沉降槽的那個邊緣必須升高到比沉降槽的底部為高，以使分散系液流一定流過一個小的門限口。否則分散系會從整個高度上流入沉降槽。門限口的高度是分離部的液體高度的0.15-0.5倍。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一裝置的原理圖，其中豎管位于沉降槽的入口端13的下面。圖3示出的裝置中的垂直豎管位于沉降槽前端的中心線8之上，從而為分散系進入沉降槽提供了一個寬而平的前端。輸入液流可以借助重力使之停止，因為溶液進入分離部是從下面進入。
圖4示出門限口14，通過此門限口分散系流入沉降槽。圖5示出門限口可進一步設置有孔隙15以便使分散系更為均勻。通過設置在圓柱形孔隙中的數(shù)目和尺寸可以使分散系的分布進一步得到最大的均勻性，但是此分布必須與格篩的工作相容。
除了上述的優(yōu)點之外，根據(jù)本發(fā)明的裝置還有一個優(yōu)點，就是通過采用上述的方法和設備可以很容易在傳輸狀態(tài)下使以液滴形式的水溶液存在于作為連續(xù)溶液的有機溶液中的分散系得到保持。
權(quán)利要求
1．一種將在液-液萃取混合單元中生成的兩相分散系由混合單元對稱地導入分離部的方法，其特征在于，混合單元的最后一個混合器的設置與分離部的縱軸為非對稱，在此種情況下為使分散系的方向排列定向為平行于分離部的縱軸利用了最后一個混合器中的液流轉(zhuǎn)向部件和設置成混合器底部高度的分散系管道，分散系由混合單元排出到該分散系管道，然后分散系由該管道導向位于分離部縱軸上的豎管，在該豎管中分散系液流轉(zhuǎn)向上方并被對稱地排入分離部。
2．如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，排入分離部的分散系液流的底部邊緣，相對分離部的底部是位于分離部的液面高度的0.15-0.5倍的高度上。
3．如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，分散系管道與分離部的縱軸形成一個0-60°的角度。
4．如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，分散系液流排入分離部的入口端。
5．如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，分散系液流由分離部入口段的下面排入分離部。
6．一種將在液-液萃取混合單元(1)中生成的兩相分散系由最后的一個混合器(4)對稱地導入沉降槽(2)的設備，其特征在于，混合單元(1)的最后一個混合器(4)的位置與沉降槽的的縱軸(8)為非對稱，具有液流導流片(9)，并且混合器(4)設置在與分散系管道(9)基本上是水平連接的底部之上，該分散系管道與沉降槽的縱軸形成0-60°的角度，上述分散系管道(9)另一端與朝著沉降槽(2)開放的基本上是垂直的分散系豎管(10)連接。
7．如權(quán)利要求6的設備，其特征在于，分散系豎管(11)具有一個從沉降槽的底部向上升起的門限口(14)，上述門限口的高度為沉降槽中的液面高度的0.15-0.5倍
8．如權(quán)利要求6的設備，其特征在于，分散系豎管的前緣(12)朝向沉降槽的入口端(13)開口。
9．如權(quán)利要求8的設備，其特征在于，分散系豎管的前緣(12)朝向沉降槽(2)擴張。
10．如權(quán)利要求8的設備，其特征在于，分散系豎管的前緣(12)相對沉降槽的入口端(13)以0-60°的角度擴張。
11．如權(quán)利要求6的設備，其特征在于，豎管(11)朝向沉降槽的入口端(13)的底部開放。
12．如權(quán)利要求11的設備，其特征在于，豎管的門限口(14)上設置有縫隙(15)。
全文摘要
本發(fā)明的方法和設備涉及將在液－液萃取混合單元(1)中生成的兩相分散系由混合單元導入分離部(2),其中由混合單元相對分離部呈非對稱形式排出的分散系的流向轉(zhuǎn)向而成為相對分離部的對稱形式。在混合單元的最后一個混合器(4)中,分散系流由液流轉(zhuǎn)向部件(9)轉(zhuǎn)向與分離部的縱軸平行,分散系液流在混合器底部的高度上從混合單元排出并導向平行于分離部縱軸的豎管(11),在該豎管中分散系液流轉(zhuǎn)向上方并被對稱地排入分離部。
文檔編號B01D11/04GK1218418SQ97194456
公開日1999年6月2日 申請日期1997年4月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月7日
發(fā)明者布魯爾·內(nèi)曼, 洛諾·莉利亞, 斯提格·E·霍爾托爾姆, 尤哈尼·呂拉, 拉伊莫·庫西斯托, 彼德里·泰帕萊, 提莫·薩倫帕 申請人:奧托昆普技術公司