一.萃取原理:
用溶劑從液體混合物中提取其中某種組分的操作稱為液/液萃取。萃取是利用溶液中各組分在所選用的溶劑中溶解度的差異,使溶質(zhì)進行液液傳質(zhì),以達到分離均相液體混合物的操作。萃取操作全過程可包括:
1.原料液與萃取劑充分混合接觸,完成溶質(zhì)傳質(zhì)過程;2.萃取相和萃余相的分離過程;3.從萃取相和萃余相中回收萃取劑的過程。通常用蒸餾方法回收。
現(xiàn)以提取含有A、B兩組分的混合液中的A組分為例說明萃取操作過程。選用一種適宜的溶劑S,這種溶劑對欲提取的組分A應(yīng)有顯著的溶解能力,而對其它組分B應(yīng)是不溶或部分互溶(互溶度越小越好)。所選用的溶劑S稱為萃取劑。待分離的混合液(含A+B)稱為原料液,其中被提取的組分A稱為溶質(zhì),另一組分B(原溶劑)稱為稀釋劑。
萃取過程的三個步驟:
(1)首先將原料液(A+B)與適量的萃取劑S在混合器中充分混合。由于B與S不互溶,混合器中存在S與(A+B)兩個液相。進行攪拌,造成很大的相界面,使兩相充分接觸,溶質(zhì)A由原料液(稀釋劑B)中經(jīng)過相界面向萃取劑S中擴散。這樣A的濃度在原料液相中逐漸降低,在液相S中逐漸增高。經(jīng)過一定時間后,兩相中A的濃度不再隨時間的增長而改變,稱為萃取平衡。
(2)在充分傳質(zhì)后,由于兩液相有密度差,靜置或通過離心作用會產(chǎn)生分層,以此達到分離的目的。以萃取劑S為主,并溶有較多溶質(zhì)A的一相稱為萃取相,以E表示;以稀釋劑B為主并含有少量未擴散的溶質(zhì)A的一相稱為萃余相,以R表示。(3)通常用蒸餾的方法回收S。脫除S后的萃取相稱為萃取液;脫除S后的萃余相稱為萃余液。
二.工作原理:
該機集混合與分離于一體,結(jié)構(gòu)緊湊。借助離心力加速具有比重差的液-液兩相的分離。不融合的兩個液相分別自兩個進料管口進入轉(zhuǎn)子的外腔,借助轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而快速混合?;旌虾蟮囊后w通過轉(zhuǎn)子底部的通道進入轉(zhuǎn)子內(nèi)部。具有自吸泵功能的轉(zhuǎn)子內(nèi)部分為四個豎直的腔體,進入的液體相互平衡。液體在轉(zhuǎn)子內(nèi)從下而上流動過程中逐漸分離。
分離區(qū)從擋流盤直到輕相堰,保證有足夠的時間形成液-液分界面。分離開的液-液相分別通過輕、重相堰匯集到各自的收集腔,并分別由各自出口排出。重相堰板可以拆下更換以改變堰板直徑。
三.性能特點:
1. 占用空間小 —— 電機直接驅(qū)動、無傳動附件,結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省占地面積和操作空間;
2. 適應(yīng)性能強 —— 與傳統(tǒng)的廂式和塔式萃取設(shè)備相比,級存留時間短、分相迅速、適應(yīng)的流比范圍寬;通過調(diào)換堰板和變頻調(diào)速可滿足不同密度、不同粘度的液體物料;
3. 萃取效率高 —— 相平衡建立快,易于實現(xiàn)單級或多級串聯(lián)逆流或錯流洗滌和萃??;
4. 操作性能好 —— 全自動操作,可連續(xù)無間斷運行,也可小批量多品種使用;
5. 投資費用低 —— 機器內(nèi)容積小,萃取劑、溶劑或洗滌劑耗用最?。?br data-filtered="filtered">6. 密閉性能好 —— 滿足防爆以及有毒、有害和易揮發(fā)性介質(zhì)的應(yīng)用環(huán)境和GMP規(guī)范;
7. 可選配置多 —— 根據(jù)不同需要機器可配置防乳化裝置、在位清洗機構(gòu)(CIP)、變頻器等。
四.技術(shù)參數(shù):
項 目 型 號 | 轉(zhuǎn)鼓直徑 mm | 處理量 L/h | 電機電壓V/AC | 電機 kW | 進/出口 mm | 底座面積 mm | 高度mm | 質(zhì)量 kg |
CTL50-N | 50 | 2~120 | 380 | 0.18 | 15 | 340×280 | 760 | 50 |
CTL150-N | 150 | 100~1000 | 380 | 2.2 | 25 | 500×500 | 1150 | 250 |
CTL250-N | 250 | 1000~3000 | 380 | 5.5/7.5 | 50 | 725×725 | 1730 | 600 |
CTL350-N | 350 | 3000~10000 | 380 | 11/15 | 80 | 910×910 | 2120 | 900 |
CTL450-N | 450 | 8000~15000 | 380 | 18.5 | 80 | 1100×1100 | 2250 | 1400 |
CTL550-N | 550 | 12000~30000 | 380 | 22/30 | 100 | 1300×1300 | 2750 | 2000 |
CTL650-N | 650 | 25000~40000 | 380 | 30 | 125 | 1500×1500 | 2960 | 2500 |
在其他傳統(tǒng)行業(yè)替代傳統(tǒng)萃取設(shè)備的應(yīng)用也是非常廣泛的,應(yīng)用前景非常好。
五.典型應(yīng)用
1.油水分離、原油的除水;2.溶劑分離;3.食品/飲料/藥品2相分離;4.化妝品生產(chǎn);5.各種溶劑萃?。?.濕法冶金,金屬元素的溶劑萃?。?.工業(yè)廢液的處理:江、河、湖、海水油污染處理,地下水污染的處理。
應(yīng)用范例:
A、用于液—液兩相分離;B、原子能(核燃料廢棄物處理);C、濕法冶金(稀貴金屬、有色金屬萃?。籇、生物化工、生物制藥;E、化學工業(yè)、制藥、農(nóng)藥化工;F、生物提取(中藥、茶葉、植物等有效成分提?。?;G、精細化工(香料、色素提?。?;H、石油化工(原油脫水、脫鹽);I、環(huán)保行業(yè)(含酚污水處理、油水分離)。
植物提取:
化工、制藥:
環(huán)保(含酚廢水處理):
濕法冶金:
萃取機研發(fā)史
→ 50年代,為解決核能領(lǐng)域乏燃料處理,圓筒式、輪式攪拌離心萃取機誕生在合肥通用機械研究所;并掌握了離心萃取核心理論計算方法和結(jié)構(gòu)設(shè)計。
一代輪式攪拌型
→ 80年代,該型萃取機逐漸推廣應(yīng)用在民用各行業(yè)。主要用在化工行業(yè)硝化廢水、硝基酚鈉廢水、焦化廠污水中含酚處理等,取得了良好的應(yīng)用效果。
次應(yīng)用在民用行業(yè)
(1978年,LC500多流萃取離心機在抗菌素生產(chǎn)重大技術(shù)改造中成功應(yīng)用,并獲“全國科學大會獎”)
→ 我司在推廣離心萃取機應(yīng)用中,緊隨發(fā)達國家離心萃取機技術(shù)發(fā)展新趨勢,先后開發(fā)出新一代環(huán)隙式離心萃取機,并實現(xiàn)了系列化,引進了新材料和新工藝。目前,我司擁有流量(直徑)、系列、材料的離心萃取機系列,據(jù)分離機械行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,其國內(nèi)70%。
第二代環(huán)隙混合型
→ 離心萃取機國家標準制定單位
→ 專業(yè)級有機溶劑離心萃取實驗室----免費提供各類離心萃取機選型、工藝參數(shù)試驗(相比、萃取率、萃取劑類型、配比、夾帶量等),或攜帶實驗型萃取機,全程免費。
萃取機選型原則
一.確定型號、結(jié)構(gòu):
1.混合通量(物料水相A和有機萃取劑O加一起的總量)可達80~100m3/h;參見具體型號;
2.眾多結(jié)構(gòu)可選:
(1)適應(yīng)難分離、難萃取體系的上下支撐、大長徑比、高技術(shù)參數(shù)結(jié)構(gòu):
←型號有:CTL100、CTL150、CTL250、CTL350、CTL450、CTL550、CTL650、CTL800、CTL1000; |
(2)適應(yīng)易分離、易萃取體系(密度差大)的上懸式支撐結(jié)構(gòu):
←型號有:CTL100-NA、CTL150-NA、CTL250-NA、CTL350-NA、CTL450-NA、CTL550-NA、CTL650-NA、CTL800-NA; |
(3)極易分離體系、萃取效率要求不高場合的全塑型結(jié)構(gòu):
← 因塑料強度一般為鋼的1/10,全塑型萃取機轉(zhuǎn)鼓直徑一般在400mm以下;且轉(zhuǎn)子較短,分離效率和萃取效率低; |
(4)一臺萃取機內(nèi)部實現(xiàn)4級逆流萃取的單臺多級型:
←型號有:CTL364-N; ←技術(shù)參數(shù):轉(zhuǎn)鼓直徑360mm,4級逆流;1.5m3/h的理論混合通量,7.5kW; ←優(yōu)勢:單臺多級,結(jié)構(gòu)緊湊; 工藝流程簡化; 節(jié)省萃取劑。 |
二.確定材質(zhì):
(1)常用與物料接觸部分材質(zhì):不銹鋼304、316L、904L、雙相不銹鋼2205、工業(yè)純鈦TA2、哈氏合金C276等,也可根據(jù)用戶工藝需要選用其它特種材質(zhì);
密封材質(zhì)一般為氟橡膠、三元乙丙橡膠、硅膠外包聚四氟乙烯等。
(2)在保證設(shè)備強度和高技術(shù)參數(shù)前提下,為保證設(shè)備的耐腐蝕性并降低設(shè)備成本,本公司鋼基襯塑(Halar、PTFE等)技術(shù)。既保證了設(shè)備在高轉(zhuǎn)速、高分離因數(shù)條件的強度需要,又使設(shè)備具備耐腐蝕、耐極性溶劑特性,使用壽命長(正常使用條件下,不低于10年)。
三.選配要求的確定:
(1)大相比場合:離心萃取機適應(yīng)的相比范圍一般為1:30~30:1,超過這個范圍或臨近該范圍,會造成相夾帶和萃取效率低下。我司技術(shù)“本級回流型離心萃取機”可有效解決該難題:
外置式本級回流 | 內(nèi)置式本級回流 |
(2)固體夾帶或析出場合:離心萃取機是萃取分離液液體系的設(shè)備,對固體夾帶和萃取過程中固體析出的難題,我公司研發(fā)出機構(gòu)——CIP在線清洗機構(gòu),可在不拆卸設(shè)備的前提下,對固體進行有效清除。
在位清洗型離心萃取機
(3)水相夾帶油的后續(xù)處理:在萃取中,水相難免會夾帶少量油相,我公司技術(shù)“逐級除油系統(tǒng)”,能有效清除夾帶的油相,可降低至5ppm級以下。
(4)多級串聯(lián)逆流萃取成套系統(tǒng)自動化軟件:我公司有50級以上的串聯(lián)逆流萃取系統(tǒng)的成套自動化軟件開發(fā)及應(yīng)用經(jīng)驗。
應(yīng)用業(yè)績
1.鹽湖鹵水提鋰及鋰同位素(Li6、Li7)分離成套裝備:利用絡(luò)合萃取體系對鹽湖鹵水進行提硼、提鋰(獲得電池級、高純氯化鋰)并實現(xiàn)鋰同位素的分離;
2017年度安徽省科學技術(shù)一等獎
2.濕法冶金/稀土/稀貴金屬提取:提供濕法冶金(鎳、鈷、銅、金、銀、鈧、鈁、鈾、釷、錸、鋅等)萃取工藝及成套設(shè)備,從物料預處理、萃取劑選型及配比、流比確定、萃取級數(shù)、萃取工藝、除油、蒸發(fā)濃縮、干燥包裝、自動化控制、安裝施工等一攬子解決方案。提供溶劑萃取選型試驗、萃取工藝方案、樣機試驗等。
鎳、鈷提?。ㄝ腿?、反萃、洗滌) | 污酸提錸(萃取、反萃) |
3.醫(yī)藥/中藥/農(nóng)藥/生物/食品:6APA、香蘭素、茶妥酚、黃精、大蒜油、人參提取物、農(nóng)藥咪酰胺、甜味劑、維生素、食品添加劑、三氯蔗糖等。
茶葉提取物萃取
4.環(huán)保/廢水處理:廢水有機物提取、降低COD、焦化廢水、化工廢水、蘭炭廢水等提酚、酚氨廢水脫酚、精酚車間廢水處理及洗鹽、癸二酸生產(chǎn)含酚廢水處理等。
含酚廢水處理,有效降低COD
5.化工/石油/精細化工/無機鹽工業(yè)/核能:油水分離、原油純化、蒽油處理、催化劑、核能乏燃料處理等。