萃取器

萃取器是用於萃取操作的設備，一般指液液萃取的設備。有攪拌萃取塔、脈動萃取塔、噴淋萃取塔、填料萃取塔等。

基本介紹

• 中文名：萃取器
• 外文名：extractor
• 作用：用於萃取操作的設備
• 分類：混合澄清槽、萃取塔和萃取柱
• 目的：實現固液或液液分離
• 領域：化工、冶金、石油、醫藥等

混合澄清槽

混合澄清槽（或混合澄清器）是最早被人們使用的逐級接觸式萃取設備，在每一級設備內不互溶的兩種液相都會進行攪拌混合和澄清分相兩個過程，從而實現目標溶質在不同液相間的傳質與分離。

混合澄清槽具有以下特點：

（1）級效率高。在每一級設備內，通過調節攪拌和澄清參數，待萃物的萃取效率可達90%以上。

（2）適應性強。當物料中目標溶質濃度或相比變化較大時仍可實現設備的穩定操作和高效萃取。

（3）放大簡單。混合澄清槽的體積可從小逐步放大至立方米級， 不同尺寸設備遵循相似放大的原理。

（4）可操作性強。當設備內流體發生液泛或乳化等生產事故時，可通過停車靜置的方法解決，恢復正常後重新開車即可迅速恢復運行。

（5）占地面積大。混合澄清槽通常採用多級串聯的方式運行，當物料所需萃取級數較大時，整個萃取工藝的占地面積較大。

（6）物料存留量大。在多級串聯的運行方式下，需要在開車運行前向槽內加入充足的料液，對於級數較大的萃取工藝過程，設備記憶體留的料液量巨大，萃取分離企業的一次性投資成本較高。

混合澄清槽雖然出現時間較早，但當前其仍然在石油、化工、冶金、核工業等領域具有廣泛的套用，是當前使用最普遍的萃取設備。

工業生產中比較常用的混合澄清槽有MSPI（Mixing-settler based on phase inversion）混合澄清槽、無潛室混合澄清槽、雙混淺層槽、Hanson立式槽及微混合澄清器等。

萃取塔

萃取塔的作用是實現兩液相之間的質量傳遞，其作用是使萃取系統的兩液相之間能充分混合、緊密接觸並伴有高強度的湍動，獲得較高的傳質效率；同時完成萃取相與萃余相較好的分開。常見的萃取塔有攪拌式萃取塔、噴灑式萃取塔、填充式萃取塔和振動板式萃取塔等。

攪拌式萃取塔

攪拌式萃取塔塔內裝有葉輪攪拌器，用以混合和分散液體。塔內裝有若干水平擋板，防止兩相的縱向混合而提高萃取效率。攪拌器轉速應適宜，如果太快，攪拌太激烈，可能使塔內呈乳化狀態，不宜分離。

如右圖，1—重液入口; 2—輕液入口; 3—輕液出口; 4—重液出口。

攪拌式萃取塔

噴灑式萃取塔

噴灑式萃取塔又名噴淋式萃取塔。萃取器的一種。塔內裝噴淋溶液 （重相或輕相）的噴霧器。重相從頂部噴霧器噴淋而下和塔內的液體相接觸。塔兩端 直徑較大，以便於液體分層。結構簡單，容量大，易清理，造價低。但噴灑的溶液易於凝結，因而接觸表面減小。

噴灑式萃取塔

填充式萃取塔

萃取器的一種。結構與一般填充塔相似。重液由塔的上部連續進入，沿填料下降，由塔底排出。輕液由塔下部連續進入，通過填料逆流而上，由塔頂排出。重液的排出經由一虹吸管，其上部與塔的空間相連，以使塔中液體保持一定高度。選擇合適的填料，以使兩液之間能密切接觸。適用於由液 體混合物中萃取少量的被溶解物質。

填充式萃取塔

振動板式萃取塔

塔體是直立圓管，將篩板連成串，由裝於塔頂上方的機械裝置帶動，在垂直方向作往復運動，藉此攪動液流起作類似於脈動塔中的攪拌作用。具有較好的分離效能。輕相由塔底進入，由塔頂溢出; 重相自塔頂加入，由塔底導出; 兩者在塔內作逆向流動。

萃取柱

萃取柱可按照兩相分散方法以及兩相的接觸方式分類，同時，根據不同的場合可以選擇不同的萃取柱。下圖為萃取柱的特點及適用範圍。

萃取柱的特點及適用範圍

典型的萃取柱結構有重力作用萃取柱、機械攪拌萃取柱及脈衝萃取柱等。

重力作用萃取柱

（1）噴淋柱：噴淋柱是一種最簡單的連續逆流萃取設備，它由空的柱殼和兩相的導人及排出裝置構成。重相及輕相分別白塔頂及塔底加入，兩相在密度差的作用下逆流流動。可以通過移動液封管的高度來調節界面高度。這種萃取柱處理能力比較大，並隨著兩相密度差的增加而增大，隨著連續相黏度的增加而減少。通過分布器形成的分散相液滴直徑，對處理能力有很大影響。由於萃取柱內沒有內部構件，兩相接觸時間較短，傳質係數比較小，而且連續相縱向混合嚴重，因此淋噴柱的萃取效率一般很低。

（2）填料柱：這種萃取柱的傳質效率比較高。較高的填料柱通常隔一定距離安裝一個液體再分布器，並通過選擇合適的填料尺寸來減小壁效應。由於填料柱內填料的存在，處理能力較噴淋柱小。這種萃取設備結構簡單，造價低廉，操作方便，適於處理腐蝕性流體。填料的加入增進了相際間的接觸，減少了軸向混合，提高了傳質速率。

（3）在一豎直的柱體內設有多層篩板，並且在每塊篩板的一側安裝著一個拱形溢流管。由於篩孔的噴射作用使分散相分散成較細的液滴而與連續相密切接觸。根據輕或重相作為分散相的不同選擇，柱內連續相在篩板問的流動方式不盡相同。輕相作分散相時，通過篩板上的小孔並分散成小液滴，重相從上一層篩板的溢流管中流下，沿著水平方向流過篩板上方，與分散相液滴接觸並傳質。篩板柱的萃取效率較填料柱有所提高，結構簡單，價格低廉，可處理腐蝕性料液。適用於萃取工程所需要理論級數少、處理量大及物料具有腐蝕性的場合。

機械攪拌萃取柱

（1）轉盤萃取柱：轉盤萃取柱的基本結構是在柱體內壁上等距離地裝有若干個環形擋板（固定環），固定環使塔內形成許多分割開的空間。在柱中央的轉軸上安裝著旋轉圓盤，其位置介於相鄰的兩個固定圓環之間。轉軸由塔頂的電動機帶動。結構如下圖所示：

轉盤式萃取柱結構示意圖

液滴的大小與轉盤的轉速有關，轉速越高，液滴被粉碎得越小，從而增大了傳質係數及接觸界面，故傳質效果越好。但是轉速提高會使處理能力下降。另外因為同定環在一定程度上抑制了軸向返混，因此轉盤萃取柱具有較高的萃取效率。

（2）Scheibel萃取柱：Scheibel萃取柱柱內交替排列有混合區與分相區。混合區由安裝在垂直軸上的雙葉攪拌槳構成，在攪拌槳之間為分相區。在緊靠葉輪的上、下方都安裝有環形擋板，使兩相混合比較均勻，傳質效果更好。

脈衝萃取柱

這種萃取柱結構與一般填料柱相似，在垂直的圓柱形柱體內裝有填料，使用前先用連續相潤濕填料。脈衝填料柱中脈衝能量的加入，可造成液滴的脈動，有利於傳質。傳質效率很大程度上取決於液滴的分散程度。液滴平均直徑是決定柱性能的重要因素。