1.本发明涉及一种用溶剂萃取法进行萃取和反萃取的装置，尤其涉及一种用于处理自然沉降速率慢、澄清时间长的液液两相萃取和反萃取的装置。
背景技术：
2.液液萃取是利用一相溶剂中所含溶质在另一相中溶解度的大小、实现其中溶质从一相转移至另一相而与其他溶质分离的方法。液液萃取过程包括两相的混合传质和混合相的澄清分相两个基本过程。传统的溶剂萃取装置有：混合澄清槽、萃取柱和离心萃取器，均由具有混合功能和澄清功能的两部分组成。对于两相传质速率快、粘度小的萃取体系，萃取过程易于连续化进行，而对于两相传质速率慢、粘度大的萃取体系，萃取过程则往往因为效率低或混合相乳化导致分相困难而难以实施。
3.混合澄清槽依靠轻、重两相密度差进行重力沉降或升浮，并在界面张力的作用下凝聚分层，形成萃取相和萃余相。赵朋龙等提出了一种用于利用箱式萃取法从盐湖卤水提锂的强化分相装置，在强化分离室内设有超声萃取装置，澄清室内设有上阻流板、下阻流板及有机相堰，澄清迅速，不会产生相夹带(cn201721855655.2)。萃取柱形式多样，两相在垂直的柱或塔内分别做上下连续逆流流动进行相接触并传质。何涛等研发了一种立式混合澄清萃取设备，该设备包括塔体、两相分散接触材料、主轴和振动电机，更好地实现分散相的破碎-聚合-再破碎的循环(cn201410442977.9)。离心萃取器具有结构紧凑，处理能力大，适合于两相密度差小、粘度大和易乳化的体系，但离心萃取设备存在精密性高、制造成本贵、运行能耗大等缺点。张贺先针对离心时混合液混合不充分，化工原液离心萃取不彻底的问题公开了一种化工用离心萃取装置(202020460690.x)。然而到目前为止液液萃取现有设备在经济上因操作成本过高仍然不能用于两相分离自然沉降困难、澄清过程所需时间长的体系，两相混合导致乳化而分相需要澄清的矛盾一直长期存在，还未见有关针对性的工程技术解决方案。
技术实现要素：
4.本发明的目的是针对现有技术方法中存在的不足，提供一种经济有效的用于液液两相萃取和反萃取的装置。
5.本发明提供的技术方案如下：
6.一种用于液液两相萃取和反萃取的装置，包括包含混合区和分相区的单元体或连通的多个包含混合区和分相区的单元体，该单元体包含混合槽、驱动器、搅拌杆、
过滤机和分相槽；在其单元体的混合槽上方设置萃取剂或反萃剂输入口和原料液或负载有机相输入口，混合槽底部设置混合液输出口，在该输出口处安装两向开闭阀门，槽内混合液经过管道流入过滤机，过滤机底部出口用管道与分相槽入口相连，在入口处连接导管，在分相槽底部设置槽内分层液体输出口，在该输出口处安装三通控制阀门，按流出方向分别设置负载有机相或反萃液输出口和萃余液或反萃后有机相输出口，驱动器与搅拌杆传动连接；其混合
区是指单元体中混合槽内的空间，其分相区是指单元体中分相槽内的空间。原料液是指需要用萃取剂进行萃取的液体，萃余液是指原料液被萃取剂萃取后剩余的液体，反萃液是指用反萃剂对负载有机相进行反萃取后分出的水相，分相槽是混合液经过滤机过滤后用于澄清分层的槽。
7.所述驱动器是电动机或水轮机。
8.所述过滤机是真空过滤机或加压过滤机。
9.所述包含混合区和分相区的单元体既可用于萃取过程也可用于反萃取过程，用于萃取过程的单元体称为萃取单元体，用于反萃取过程的单元体称为反萃取单元体，前者或后者均有两相液体对应入口和出口；多个萃取单元体依次连接组成多级萃取系统，多个反萃取单元体依次连接组成多级反萃取系统；由连通的多个单元体组成多级萃取和反萃取系统。
10.在所述多级萃取和反萃取系统中，其单元体的连接方式按先萃取后反萃取即按萃取单元体在前、反萃取单元体在后顺序设置；或者在两个以上所述萃取单元体之间插入所述反萃取单元体，插入反萃取单元体的个数是一个以上。
11.所述连通的多个包含混合区和分相区的单元体之间设置机械泵经管道输送液体。
12.所述混合槽、分相槽和连接管道所用材料是聚氯乙烯、聚丙烯或玻璃钢材料。
13.本发明的有益效果如下：
14.一种用于液液两相萃取和反萃取的装置，适用于萃取剂粘度大、自然沉降速度慢、澄清时间长的液液两相混合的萃取和反萃取体系，扩展了溶剂萃取法的应用范围。采用孔径比微乳团聚液滴直径小的过滤材料强化混浊液的破乳作用，过程简单、加快了分相速率和分层效果。在萃取剂不需再生的情况下，能将反萃取步骤直接插入萃取步骤之中，增加溶质浓差平衡驱动力，提高萃取效率，为改变萃取过程和反萃取过程的组合方式提供了新的可能性。同时降低了多级萃取级数，减少萃取剂使用量，减少离心机使用，降低了能量消耗。
附图说明
15.图1是本发明中一个包含混合区和分相区单元体的结构示意图。
16.图2是本发明中一个包括5个包含混合区和分相区萃取单元体的结构示意图。
17.图3是本发明中一个包括2个包含混合区和分相区反萃取单元体的结构示意图。
18.图4是本发明中一个包括3个萃取单元体和3个反萃取单元体的连接关系示意图。
19.图5是本发明中一个包括4个萃取单元体和2个反萃取单元体的连接关系示意图。
20.其中：1、混合区，2、分相区，3、混合槽，4、驱动器，5、搅拌杆，6、过滤机，7、分相槽，8、萃取剂或反萃剂输入口，9、原料液或负载有机相输入口，10、混合液输出口，11、两向开闭阀门，12、管道，13、过滤机底部出口，14、管道，15、分相槽入口，16、导管，17、分层液体输出口，18、三通控制阀门，19、负载有机相或反萃液输出口，20、萃余液或反萃后有机相输出口；e1、e2、e3、e4和e5分别指示第1级、第2级、第3级、第4级和第5级萃取单元体；s1、s2和s3分别指示第1级、第2级和第3级反萃取单元体；8
′
、反萃剂输入口，19
′
、反萃液输出口，20
′
、反萃后有机相输出口。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：
22.实施例1
23.如图1所示的装置是一个包含混合区1和分相区2的单元体，包含混合槽3、驱动器4、搅拌杆5、过滤机6、分相槽7、萃取剂或反萃剂输入口8、原料液或负载有机相输入口9、混合液输出口10、两向开闭阀门11、管道12、过滤机底部出口13、管道14、分相槽入口15、导管16、分层液体输出口17、三通控制阀门18、负载有机相或反萃液输出口19、萃余液或反萃后有机相输出口20。其中驱动机4采用电动机与搅拌杆5用齿轮或皮带轮连接，混合槽3、分相槽7和连接管道所用材料是聚氯乙烯或聚丙烯材料。该单元体既可用作萃取单元体也可用作反萃取单元体。
24.实施例2
25.如图2所示的装置是一个包括5个包含混合区1和分相区2的单元体的萃取装置，5个萃取单元体e1、e2、e3、e4和e5通过管道按液体逆流方式连接，萃取单元体之间设置机械泵、用于单元体间液体输送。萃取单元体e1和e5两头输入口9和8分别输入原料液和萃取剂，其两头输出口19和20分别输出负载有机相和萃余液。驱动机4采用水轮机或电动机与搅拌杆5传动连接。属于5级逆流萃取操作装置，每级单元体中均包含搅拌混合和过滤分相两个部分。
26.实施例3
27.如图3所示的装置是一个包括2个包含混合区1和分相区2的单元体的反萃取装置，2个反萃取单元体s1和s2通过管道按液体逆流方式相连，反萃取单元体之间设置机械泵、用于单元体间液体输送。反萃取单元体s1和s2两头输入口9和8分别输入负载有机相和反萃剂，其两头输出口19和20分别输出反萃液和反萃后有机相。属于2级逆流反萃取操作装置，两级单元体中均包含搅拌混合和过滤分相两个部分。
28.实施例4
29.如图4所示的装置是一个包括6个包含混合区1和分相区2的单元体的装置，其中3个萃取单元体e1、e2和e3按逆流方式用于萃取过程，另3个反萃取单元体s1、s2和s3按逆流方式用于反萃取过程，并且单元体的排列按照萃取e3
→
反萃取s3
→
萃取e2
→
反萃取s2
→
萃取e1
→
反萃取s1方式交替连接，单元体之间设置机械泵输送液体。萃取单元体e1和e3两头输入口9和8分别输入原料液和萃取剂，萃取单元体e3输出口20输出萃余液；反萃取单元体s1输入口8
′
输入反萃剂、输出口20
′
输出反萃后有机相，反萃取单元体s3输出口19
′
输出反萃液。此装置为3级逆流萃取交替穿插3级逆流反萃取装置，其中单元体中过滤机6是真空过滤机。
30.实施例5
31.如图5所示的装置是一个包括6个包含混合区1和分相区2的单元体的装置，其中4个萃取单元体e1、e2、e3和e4按逆流方式用于萃取过程，另2个反萃取单元体s1和s2按逆流方式用于反萃取过程，并且单元体的排列按照萃取e4
→
萃取e3
→
反萃取s2
→
萃取e2
→
萃取e1
→
反萃取s1方式混合连接，单元体之间设置机械泵输送液体。萃取单元体e1和e4两头输入口9和8分别输入原料液和萃取剂，萃取单元体e4输出口20输出萃余液；反萃取单元体s1输入口8
′
输入反萃剂、输出口20
′
输出反萃后有机相，反萃取单元体s2输出口19
′
输出反萃
液。此装置为4级逆流萃取混合2级逆流反萃取装置，其中单元体中过滤机6是加压过滤机。
32.以上仅为本发明选择提供的部分实施案例而已，本发明的实施方式不受上述实施例的限制。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、组合和改进等以及依此进行形式和细节上的各种变化，都归属于本项发明技术方案的保护范围。技术特征：
1.一种用于液液两相萃取和反萃取的装置，包括包含混合区(1)和分相区(2)的单元体或连通的多个包含混合区(1)和分相区(2)的单元体，其特征在于，该单元体包含混合槽(3)、驱动器(4)、搅拌杆(5)、过滤机(6)和分相槽(7)；在其单元体的混合槽上方设置萃取剂或反萃剂输入口(8)和原料液或负载有机相输入口(9)，混合槽底部设置混合液输出口(10)，在该输出口处安装两向开闭阀门(11)，槽内混合液经过管道(12)流入过滤机(6)，过滤机(6)底部出口(13)用管道(14)与分相槽(7)入口(15)相连，在入口(15)处连接导管(16)，在分相槽(7)底部设置槽内分层液体输出口(17)，在该输出口处安装三通控制阀门(18)，按流出方向分别设置负载有机相或反萃液输出口(19)和萃余液或反萃后有机相输出口(20)，驱动器(4)与搅拌杆(5)传动连接；其混合区(1)是指单元体中混合槽(3)内的空间，其分相区(2)是指单元体中分相槽(7)内的空间。2.根据权利要求1所述的一种用于液液两相萃取和反萃取的装置，其特征在于，所述驱动器(4)是电动机或水轮机。3.根据权利要求1所述的一种用于液液两相萃取和反萃取的装置，其特征在于，所述过滤机(6)是真空过滤机或加压过滤机。4.根据权利要求1所述的一种用于液液两相萃取和反萃取的装置，其特征在于，所述包含混合区(1)和分相区(2)的单元体既可用于萃取过程也可用于反萃取过程，用于萃取过程的单元体称为萃取单元体，用于反萃取过程的单元体称为反萃取单元体，前者或后者均有两相液体对应入口和出口；多个萃取单元体依次连接组成多级萃取系统，多个反萃取单元体依次连接组成多级反萃取系统；由连通的多个单元体组成多级萃取和反萃取系统。5.根据权利要求4所述的一种用于液液两相萃取和反萃取的装置，其特征在于，在所述多级萃取和反萃取系统中，其单元体的连接方式按先萃取后反萃取即按萃取单元体在前、反萃取单元体在后顺序设置；或者在两个以上所述萃取单元体之间插入所述反萃取单元体，插入反萃取单元体的个数是一个以上。6.根据权利要求1所述的一种用于液液两相萃取和反萃取的装置，其特征在于，所述连通的多个包含混合区(1)和分相区(2)的单元体之间设置机械泵经管道输送液体。7.根据权利要求1所述的一种用于液液两相萃取和反萃取的装置，其特征在于，所述混合槽(3)、分相槽(7)和连接管道所用材料是聚氯乙烯、聚丙烯或玻璃钢材料。
技术总结
本发明公开了一种用于液液两相萃取和反萃取的装置，包括包含混合区和分相区的单元体或连通的多个单元体，该单元体包含混合槽、驱动器、搅拌杆、过滤机和分相槽；在其单元体的混合槽上方设置萃取剂或反萃剂输入口和原料液或负载有机相输入口，混合槽底部设置混合液输出口，在该输出口处安装两向开闭阀门，槽内混合液经过管道流入过滤机，过滤机底部出口用管道与分相槽入口相连，在分相槽底部设置槽内分层液体输出口，在该输出口处安装三通控制阀门，按流出方向分别设置负载有机相或反萃液输出口和萃余液或反萃后有机相输出口；由连通的多个单元体组成多级萃取和反萃取系统。本发明适用于萃取剂粘度大、自然沉降速度慢、澄清时间长的液液萃取和反萃取过程，工业应用能耗低。低。低。
技术研发人员：杨立新 邝高龙 田翔 李梓怡 李娜
受保护的技术使用者：湘潭大学
技术研发日：2021.11.15
技术公布日：2022/1/14
声明：
“用于液液两相萃取和反萃取的装置” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：湘潭大学
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2024年07月26日 ~ 28日 
