用于萃取的脉冲塔制造技术

本发明专利技术公开了一种用于萃取的脉冲塔。它依次具有筒体、阀门、脉冲发生器，在筒体外设有夹套、在筒体内设有塔内件，脉冲发生器放置在筒体旁边。筒体内装有塔内件（筛板或填料），塔下部塔内件的空隙率大于塔上部塔内件的空隙率。筒体外装有夹套。脉冲发生器放置在筒体旁边，并通过一阀门相连。本发明专利技术的优点是：１）脉冲萃取塔操作稳定可靠、传质效率高、不易液泛。２）不易堵塞，可适用于一定固含量的液体萃取。３）脉冲萃取塔操作时溶剂泄漏少，对环境的影响小。４）脉冲能量利用率高，脉冲塔的检修方便。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及塔器，尤其涉及一种用于萃取的脉冲塔。
技术介绍
脉冲萃取塔是通过脉冲发生器，将脉冲输入塔内，使轻重液体在塔内流动的同时叠加着上下脉动的运动，以产生较大的传质面积，并进行表面更新，从而改善塔内的传质状况，是一种具有较高传质效率的萃取塔，在化学工业、植物药制备及其他相关行业中得到日益广泛的应用。对通常的脉冲萃取塔，由于在塔下部受到脉冲的直接冲击，故较易发生液泛，尤其当流体中含有较多的固体成分或漂浮物时更是如此，而且脉冲萃取塔的阻力损失也较大，导致外加能量消耗较多。此外，许多萃取过程所用的萃取剂(溶剂)为挥发性有机溶剂，如氯仿、苯等，在操作过程中不可避免地向环境泄漏(排放)，故对环境造成很大的影响。因此有必要将绿色设计策略应用于萃取过程的设计，使萃取过程在取得良好经济效益的同时对环境的影响尽量最小。绿色设计也称为生态设计、环境设计、生命周期设计或环境意识设计。绿色设计的基本思想是在产品的整个生命周期内，着重考虑产品的环境属性(自然资源的利用、环境影响及可拆卸性、可回收性、可重复利用性、易于维修等)，并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，并行地考虑并保证产品应有的基本功能、使用寿命、经济性和质量等。它要求在设计产品时必须按环境保护的指标选用合理的原材料、结构和工艺，在制造和使用过程中降低能耗，不产生毒副作用及有利于拆卸和回收，并保证产生最少的废弃物。本专利技术的目的是将绿色设计思想应用于脉冲萃取塔的设计，使设计成的脉冲萃取塔在操作时对环境的影响最小。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于萃取的脉冲塔。它依次具有筒体、阀门、脉冲发生器，在筒体外设有夹套、在筒体内设有塔内件，脉冲发生器放置在筒体旁边。本专利技术的优点是1)根据绿色设计原则设计脉冲萃取塔，使该塔操作时溶剂泄漏少，对环境的影响小。2)该脉冲萃取塔具有操作稳定、不易液泛、传质效率高的特性。3)不易堵塞，可适用于一定固含量的液体萃取。4)脉冲能量利用率高，检修方便。附图说明附图是用于萃取的脉冲塔结构示意图。具体实施例方式用于萃取的脉冲塔它依次具有筒体1、阀门4、脉冲发生器3，在筒体外设有夹套2、在筒体内设有塔内件，脉冲发生器放置在筒体旁边。塔内件为筛板，筛板的孔径为2～8mm，且塔下部筛板的空隙率大于塔上部筛板的空隙率。塔内件为填料，且塔下部填料的空隙率大于塔上部填料的空隙率。本专利技术操作溶剂比为设计时最小溶剂比的1.05-1.2倍，脉冲强度连续可调，范围为2.0～20mm/s。通常，当萃取过程涉及的液体较清洁或固体含量较低(例如含固量小于2％)时，采用脉冲填料塔；当萃取过程涉及的液体较脏(如黑色的废水)或固体含量较高时(例如含固量在2％与20％之间)，则采用脉冲筛板塔。为了实现基于绿色设计的脉冲萃取塔，本专利技术采取下列措施1)脉冲发生器放置在塔体旁边，通过一阀门与塔体相连。脉冲萃取塔操作是否正常在很大程度上取决于脉冲发生器的工作特性，一般而言，脉冲发生器运转一定时间后需要检修，若液体中含有较多固体颗粒，则脉冲发生器的检修间隔不宜太长。本专利技术中，将塔体与脉冲发生器通过阀门相连，阀门前(塔体与阀门间)加装一过滤网。这样，一旦脉冲发生器发生故障或进行常规检修时，只需关闭阀门，就可把脉冲发生器与塔体隔离开来，进行单独检修，而不必排放掉塔内所有的液体，减少大量液体排放对环境的影响。装过滤网的目的是避免固体物料对脉冲发生器的影响，使脉冲塔适用于处理含有固体物料的液体。以上设计减少了有机溶剂的泄漏，并易于维修，符合绿色设计的原则。2)采用可调速的电机，使脉冲发生器的脉冲强度连续可调。由于脉冲强度连续可调，从而脉冲塔有较大的操作弹性，并能根据生产工况的变化，合理调节电机转速，使脉冲塔的传质特性达到较佳，能量利用合理，符合绿色设计的要求。通常黏度较小或固含量较低的液体，其脉冲强度可适当取大点；反之亦然。3)当萃取过程涉及的液体较脏(如黑色的废水)或固体含量较高时(例如含固量在2％与20％之间)，采用脉冲筛板塔。筛板的孔径为2～8mm，且塔下部筛板的空隙率大于塔上部筛板的空隙率。通常的筛板塔，为加工方便及操作容易，全塔筛板的孔径为均匀分布，全塔筛板的板间距相同。但可能导致的一个不利后果是在较低的处理量下在塔下部发生液泛，尤其对脉冲筛板塔更是如此。为改变此缺点，本文对不同位置的塔段，采用不同的孔径塔下部塔段孔径较大，塔上部塔段孔径较小，变化范围为8～2mm(一般，液体中固体含量较高时，所需孔径较大)；对不同位置的塔段，其板间距也可不一样，变化范围为30～100mm，通常，塔下部采用较大的板间距。这样，塔下部由于孔径较大、板间距较大，液体可顺利通过，增大了通量，不易发生液泛，并在一定程度上降低了全塔的阻力，使脉冲能量的消耗也降低；而塔上部塔段由于孔径较小，传质效率就较高。从而实现“传质效率高”、“不易液泛”的目的。4)当萃取过程涉及的液体较清洁或固体含量较低(例如含固量小于2％)时，采用脉冲填料塔，且塔下部填料的空隙率大于塔上部填料的空隙率。通常，就脉冲萃取填料塔而言，采用个体填料(如拉西环、θ网环)时传质效率较高，但阻力大、较易液泛；而采用规整填料(如250Y型板波填料)时阻力小、不易液泛，但传质效率较低。如塔内采用同一填料，则“传质效率高”、“不易液泛”较难同时实现。为此，本专利技术对不同位置的塔段，采用不同的填料类型，并使塔下部填料的空隙率大于塔上部填料的空隙率。通常塔下部采用规整填料，塔上部则采用个体填料。这样，塔下部由于空隙率大、阻力小，液体可顺利通过，增大了通量，不易发生液泛，并在一定程度上降低了全塔的阻力，使脉冲能量的消耗也降低；而塔上部塔段由于采用个体填料，传质效率就较高。从而实现“传质效率高”、“不易液泛”的目的。5)根据绿色设计的原则，尽量减少脉冲塔正常操作时挥发性有机溶剂的泄漏，故采用较小的溶剂量，通常溶剂量为设计时最小溶剂量的1.05-1.2倍。对一个给定的萃取分离任务，进行脉冲萃取塔设计时，溶剂用量是一个关键的参数。通常，溶剂用量大，所需塔高低，设备费小，但操作费大，溶剂泄漏量也大；反之亦然。故存在着一个最佳溶剂量。传统设计时，不考虑溶剂泄漏对环境的影响，设计的目标函数通常为目标函数＝设备折旧费+年操作费通过使目标函数最小，可确定最佳溶剂量。就脉冲萃取塔的绿色设计而言，其与传统设计的主要不同点在于，绿色设计应考虑脉冲塔在正常操作状态下的化学物质泄漏对环境的影响。研究表明(Allen D T.Shonnard D R.Green EngineeringEnvironmentally Conscious Designof Chemical Processes，Prentice Hall PTR，Upper Saddle River，2002)，正常操作时，反应器、精馏塔、吸收塔的泄漏量约分别为0.0015、0.0007和0.0022kg/kg处理量；易挥发液体通过阀门、泵的泄漏量约分别为0.00403kg/h、0.0199kg/h。尽管目前还没有脉冲萃取塔正常操作时化学物质的泄漏速率数据，但估计其泄漏量也不会太小。因此，在选择脉冲萃取过程的溶剂比时，宜把正常操作状态下化学物质泄漏所造成的影响纳入到设计的目标函数中去。必须指出的是，化学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于萃取的脉冲塔，其特征在于它依次具有筒体（１）、阀门（４）、脉冲发生器（３），在筒体外设有夹套（２）、在筒体内设有塔内件，脉冲发生器放置在筒体旁边。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何潮洪，高云鹤，朱明乔，刘建青，谢方友，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]