多级逆流液液接触装置制造方法及图纸

本液－液接触装置是一种新型的水平箱式重力混合澄清器，其特点是：无前室，各级澄清室用淹没于轻相中的重相堰控制界面高度；采用竖孔与水平孔相结合的混合相口；通过级内可调节的液相循环（当规模较大时则需增加导流管以改善澄清室中的流型）控制混合相比。生产实践证明，与一般的混合澄清器比较，本实用新型专利技术具有极其优良的运行稳定性，高效率，低能耗，低噪音、低有机相投入量、操作容易以及适应性强的优点。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及溶剂萃取
，具体涉及一种多级逆流液-液接触装置，适用于两个不相混溶的或两个部分混溶的液相进行直接接触以实现传质的多级液-液萃取过程。早期的多级逆流液-液接触装置，级间液相的输送至少有一个液相是要借助装在外边的泵来实现的。为克服这个缺点，人们沿着两条技术路线去改进它，分别设计成功泵-混合型和重力型的多级液液接触装置。级式液-液接触器也称为混合澄清器。所谓泵-混合型，起初指的是一个叶轮既起混合作用又直接起级间输送液体的泵作用的一种设计型式；后来这一概念被自然地延伸到同一轴上装有两个叶轮，一个专门起混合作用、另一个专门起泵作用的设计型式。绝大多数的混合澄清器都是根据泵混合原理设计的。所谓重力型指的是液相的流动不是借助旋转叶轮的泵作用而是借助液相密度差的一种设计型式。本技术的多级液液接触器属于重力型混合澄清器。英国核燃料公司用于铀、钚与裂片元素分离和纯化的WINDSCALE混合澄清器，属于重力型混合澄清器，是在Holley-Mott混合澄清器的基础上研制成功的，它具有结构简单、没有前室、一个或数个叶轮停止旋转时液相仍可流通等优点。但它存在如下的缺点(1)澄清室界面高度不稳定。该设备混合室不容许有来自澄清室的液相回流，以保证混合相比等于流比；澄清室必须足够大以使分散体区位于混合相口之下；那么在各相口的水头损失可以忽略的条件下，Williams等人给出的澄清室界面高度表达式如下hA=QAQA+QShM=1Rf+1hM=ρM-ρSρA-ρShM=1R+1hM]]>式中hA,hM--分别为界面高度和混合相口高度QA,QS--分别为重相和轻相的进料流量Rf,R--分别为两相流量比和混合相比(轻相体积/重相体积)ρA,ρS,ρM--分别为重相，轻相和混合相的密度从上式可见只有当各相的密度和两相的进料流量或其流量比(或相比)恒定不变时，界面高度才能恒定。但是实际上1)在萃取过程达到操作平衡状态之前，随着传质的进行各相的密度会有变化，在生产过程中料液的浓度变化将引起密度变化；2)进料两相的流量或流量比不可能总是不变；3)分散体区不可能总是位于混合相口之下，当扩展到混合相口以上，该级混合室的液位就会升高，从而引起上一级(按重相流序，下同，)澄清室界面升高；4)混合室侧壁上的孔口总是受到旋转叶轮侧压头的作用，侧压头之值与转速的平方成正比，而电压的波动和传动皮带的松紧程度都将影响叶轮的转速；5)一个级澄清室界面高度的涨落所引起的液相在该级蓄存和排出，必将改变流入邻级混合室的流量，从而引起其它级的界面波动。所以在没有任何控制措施的情况下，混合澄清器的界面高度是很难保持稳定不变的。(2)该萃取器为保持混合相比等于流比，因而不容许级内有液相由澄清室向混合室的循环发生。这就使得当两相流量差别较大时因两相混合不良而导致级效率较低以及夹带损失增加。(3)由于要求澄清室的面积足够大以使分散体区位于混合相口之下，这就使得澄清室只能在很不经济的楔形分散体区下操作；另外根据我们对于旋转叶轮侧压头分布测定的结果，该萃取器混合相口的位置正好处于旋转叶轮叶侧压头的相对负压区范围内，以致抵消了一部份基于静水压力平衡所产生的液相输送压头，这使得往往为了提高通过能力而需要增加液深。因而设备体积比较庞大。本技术的目的在于克服上述不足之处，提供一种多级液液接触装置，该装置没有前室也没有引向叶轮旋窝中心的管道，运行稳定、澄清室的界面高度与两相进料流量、密度、混合相比以及叶轮转速无关，混合相比可调节，澄清室的分散体区不必位于混合相口之下，不必通过提高液深来提高液体流动的推动力。本技术的目的是通过下述设计方案实现的，具体包括一个由平底和四外壁组成的矩形容器，其内部被纵向的竖直隔板分成一个个较小的矩形部分，每个较小的矩形部分又被竖直的横隔板分成混合室和澄清室从而构成一个个萃取级，每个萃取级的混合室排列成与相邻萃取级的澄清室相邻，混合室的底和澄清室的底在同一水平面上，纵隔板上设有供重相流动的低位重相口和供轻相流动的高位轻相溢流堰，装置的一端设有进入第一级混合室的重相进口管和流出第一级澄清室的轻相出口管，装置的另一端设有流出末级澄清室的重相出口管和进入末级混合室的轻相进口管，其特征在于所说的澄清室中靠近重相口处设有淹没于轻相中的重相溢流堰，该重相溢流堰由竖直挡板与澄清室中的分散体区隔开，并使重相堰在重相口一侧形成一窄的降液隔室，而在另一侧形成一个窄的升液隔室。在上述结构的基础上，其进一步的特征可以是所说的竖直挡板的上边缘均低于轻相的自由表面；也可以是所说的靠近重相口的竖直挡板的上边缘低于轻相的上表面，所说的靠近重相出口管的竖直挡板的上边缘高于轻相的自由表面。在以上方案中，所说的重相口在澄清室一侧可以设有一个倒L-型液封罩。本技术的上述改进完全达到了预期的设计效果装置的液-液界面高度稳定，与液相的密度和流量、以及叶轮的转速无关，不需调节，设计时可以根据需要预先设定在指定的位置上。混合相比可以根据工艺要求控制在指定值左右，不需调节；但当对混合相比要求精确时，开车之初则需进行调节。分散体区不必位于混合相口之下，而且容许在深层分散体区下工作。轻相溢流堰有足够的落差，各澄清室的气-液界面高度在一个水平面上，没有Windscale混合澄清器的那种“液泛”现象发生，也不必通过增大液深来提高液相流动的推动力。可见本技术具有两相界面高度稳定、混合相比可以调节、级效率高、体积小、工作可靠等优点。本技术有如下附图附图说明图1多级逆流液-液接触装置结构示意图图2图1中的剖面1-1，界面控制组件示意图图3图1中的剖面1-1，界面控制组件示意图图4图1中的剖面1-1，界面控制组件示意图图5图1中的剖面1-1，界面控制组件示意图图6图1中的剖面2-2，界面控制组件示意图图7图1中的剖面2-2，界面控制组件示意图图8图1中的剖面3-3，重相回流的横隔板组件示意图图9图8中的剖面1-1，重相回流装置示意图图10图8中的剖面1-1，重相回流装置示意图图11图1中的剖面3-3，轻相回流的横隔板组件示意图图12图11中的剖面1-1，轻相回流装置示意图图13图11中的剖面1-1，轻相回流装置示意图图14图1中的剖面4-4，首级轻相出口示意图图15图1中的剖面2-2，末级重相出口示意图以下结合附图对本技术作进一步详细说明。图1为本技术总体结构示意图，图中以四个萃取级为例，但本技术的实施并不局限于四级，三级、五级、六级或更多级均可实施，而且可以是几个多级逆流液-液接触装置串联使用，为此，本技术的实施例中已设计了便于串联的结构。本装置的基本结构与现有技术的相同，包括一个由平底1和四周侧壁2、3、4、5组成的矩形容器，其内部被纵向的竖直隔板6、7、8分成一个个较小的矩形部份，每个较小的矩形部份又被竖直的横隔板分成混合室(M1、M2、M3、M4)和澄清室(S1、S2、S3、S4)，从而构成一个萃取级(No.1、NO.2、NO.3、NO.4)，每个萃取级的混合室排列成与相邻萃取级的澄清室相邻，混合室的底和澄清室的底在同一水平面上，纵隔板上设有供重相流动的低位重相口17和供轻相流动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多级逆流液－液接触装置，该装置包括一个由平底（１）四外壁（２、３、４、５）组成的矩形容器，其内部被若干纵的竖直隔板（６、７、８）分成若干个较小的矩形部分，每个较小的矩形部分又被竖直的横隔板分成混合室（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）和澄清室（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）从而分别构成萃取级（Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３、Ｎｏ４），每个萃取级的混合室排列成与相邻萃取级的澄清室相邻，混合室的底和澄清室的底在同一水平面上，每块纵隔板上开有供重相流按重相流序进入下一级混合室的低位孔口（１７）和供轻相流入上一级混合室的高位矩形缺口（２２），装置的一端设有供重相进入第一级混合室的进口管（９）和供轻相流出第一级澄清室的出口管（２１），装置的另一端设有供轻相进入末级混合室的进口管（２０）和供重相流出末级澄清室的出口管（１０），本实用新型的特征在于各级澄清室在靠近重相口（１７、１０）处设有一个与分散体区隔开的清室界面高度控制组件，该组件由一个下端与澄清室的重相连通而上端有缺口的重相升液室（４５）和一个在低位与重相口（１７、１０）连通的重相降液室（４６）构成，重相从升液室下端流入升液室然后从上端的开口溢流入降液室，由于缺口的高度固定，从而如果升液室上端的缺口的宽度足够大则所形成的重相柱高度固定，所以界面高度得以控制。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏士良，
申请(专利权)人：核工业第四研究设计院，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]