萃取原理 │ 萃取法處理含酚廢水舉例
設備概述
具有密度差的多相混合液進入該實用新型后，在同一機器中完成混合傳質(zhì)過程和分離過程。直聯(lián)型電機通過聯(lián)軸器帶動轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)， 產(chǎn)生所需要的強大離心力場，通過變頻器改變電機轉(zhuǎn)速，可以改變離心力場的大小，以適應不同的物系。在此離心力場中，多相混合液因為其密度不同，所受的離心力亦不同，固而產(chǎn)生分層現(xiàn)象，從而達到萃取或分離的目的。
工作原理：
該機集混合與分離于一體，結構緊湊。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。
典型特點：
◆水相或有機溶劑混合物分離--2000mL/min，效率高，處理量大；
◆替代昂貴的中間貯槽和泵--多級串聯(lián)逆流洗滌或萃取，節(jié)約設備及占地；
◆輕重相兩個進口--萃取劑、溶劑或洗滌劑最小流量20mL/min，使用方便；
◆適合比例、流量變化及間歇操作--研究、開發(fā)理想的實驗設備；
◆堰板尺寸及轉(zhuǎn)速可調(diào)--適合不同液體比重、不同粘度的液體物料，適用范圍廣；
◆可以提供符合FDA和cGMP規(guī)范的機型--易于消毒、CIP清洗、快開結構；
◆滿足防爆以及有毒有害介質(zhì)的應用環(huán)境，密閉操作，對外界環(huán)境無污染。
典型應用：
該型式的離心萃取機廣泛用于不含固體或含少量固體體系的液/液萃取或分離領域。如：
◆油水分離（原油/重油/柴油等除水、除鹽）
◆制藥（如利用乙酸乙酯、二氯甲烷、正丁醇、氯仿等）
◆中藥提?。ú枞~萃取茶妥酚、中藥萃取大蒜油等）
◆農(nóng)藥（等萃?。?br style="margin: 0px auto; padding: 0px; list-style-type: none;">◆生物工程（營養(yǎng)液、干擾素等萃?。?br style="margin: 0px auto; padding: 0px; list-style-type: none;">◆化工/精細化工（催化劑萃取等）
◆濕法冶金（利用多級萃取、反萃等工藝提取鎳、銅、鈾等稀有金屬）
◆食品（食用油、香料、精煉油、食品色素等分離或萃?。?br style="margin: 0px auto; padding: 0px; list-style-type: none;">◆香料行業(yè)
◆印染行業(yè)（印染污水的處理回收）
◆環(huán)保行業(yè)（利用多級萃取、反萃等工藝含酚污水處理、船舶污水中的油水分離、油水分離、地下水分離或萃取提純等）
◆化妝品行業(yè)（萃取營養(yǎng)成分等）
◆液/氣兩相的分離（從液相中去除氣泡等）
技術參數(shù):
項 目 型 號 | 轉(zhuǎn)鼓直徑 mm | 混合通量 L/h | 電機電壓V/AC | 電機 kW | 進/出口 | 長×寬×高mm | 質(zhì)量 kg |
CTL50-N | 50 | 0 ～ 50 | 380 | 0.18 | φ17/φ17 | 280×240×720 | 50 |
CTL70-N | 70 | 10 ～ 80 | 0.18 | φ17/φ17 | 340×280×755 | 65 | |
CTL150-N | 150 | 200 ～ 800 | 2.2 | φ34/φ34 | 495×495×1155 | 150 | |
CTL250-N | 250 | 800 ～ 3000 | 5.5 | φ50/φ50 | 725×725×1735 | 600 | |
CTL350-N | 350 | 3000 ～ 8000 | 11 | φ89/φ89 | 880×880×2100 | 1000 | |
CTL450-N | 450 | 8000 ～ 15000 | 15 | φ89/φ89 | 1100×1100×2250 | 1500 | |
CTL550-N | 550 | 15000 ～ 30000 | 30 | φ108/φ108 | 1300×1300×2750 | 2000 | |
CTL650-N | 650 | 30000 ～ 65000 | 30 | φ133/φ133 | 1500×1500×3200 | 3000 |
※ 以上混合通量是按水的通量進行計算。該數(shù)據(jù)會因具體物料不同而發(fā)生改變，以實際物料情況為準。
萃 取 原 理 簡 介
→ 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應有顯著的溶解能力，而對其它組分B應是不溶或部分互溶（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。
在化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，都會產(chǎn)生廢水。如產(chǎn)品洗滌廢水、生產(chǎn)車間設備及地面沖洗廢水等。這些廢水匯集后經(jīng)下水管道排入江、河、湖泊。當這些廢水中含有的各種有害成份達到一定濃度時，即將對江、河、湖泊造成嚴重污染，其后果是破壞了生態(tài)環(huán)境，也危害了人民群眾的身心健康。如鋼鐵工業(yè)煉焦廠產(chǎn)生的含酚廢水；化工生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生的硝化廢水、硝基廢水；木材廠產(chǎn)生的含酚廢水。這些廢水中的含酚濃度一般在1000～5000ppm左右。有的可達10000ppm。如果將此類廢水中所含的酚取出，使所排放的廢水達標，即減輕了對環(huán)境的污染，取出的酚類產(chǎn)品還可在生產(chǎn)上回用，有著一定的經(jīng)濟效益。
CTL325-N型離心萃取機是我公司科研人員在為國防工業(yè)開發(fā)研究用于金屬鈾萃取設備的基礎上，針對含酚廢水的特性研究開發(fā)出的新一代離心萃取機。該機將傳質(zhì)與分離匯集一體，具有結構緊湊、處理能力大、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、功耗低、清洗維護方便等特點?？蓡螜C使用，也可多機串聯(lián)使用。根據(jù)不同的萃取體系及使用條件通過調(diào)整轉(zhuǎn)速、漿葉直徑及重相堰板直徑等參數(shù)來改善萃取時兩相混合程度及分離效果和萃取效率。
以年產(chǎn)4000噸對硝基鈉為例，相應的廢水排放量每年約20000m3左右。設計每天處理70m3，每年開工300天計，則年處理含酚廢水21000m3，能夠把生產(chǎn)中所排含酚廢水全部處理掉，解決了含酚廢水的排放問題。
對硝基鈉生產(chǎn)工藝流程：
一．設計參數(shù)
1． 處理規(guī)模：根據(jù)水量，按每天運行14小時每年運行300天計，每天處理的水量為70m3，每年處理的水量為21000m3。
2． 方案選擇及工藝條件：
本方案采用離心萃取技術及選用大容量離心萃取機經(jīng)三級逆流萃取，三級逆流反萃取可達到的脫酚效果和萃取劑有效的再生循環(huán)使用能力。含酚廢水經(jīng)過處理后，排出的脫酚廢水中含酚量＜10ppm，揮發(fā)酚含量＜0.5ppm，萃取配比：廢水與萃取劑為3：1～4：1；反萃取比：萃取劑與堿液為2：1～3：1；具體參數(shù)待試驗后確定。離心萃取機轉(zhuǎn)鼓材質(zhì)為316L；機殼部分采用聚丙烯板材制造，具有可靠的耐腐蝕性。
二．工藝簡圖
工藝簡述：含酚廢水送入離心萃取機，同時，萃取劑按比例進入離心萃取機，經(jīng)萃取脫酚后廢水排出離心萃取機。含酚萃取劑進入反萃取機同時液堿按比例進入反萃取機對含酚萃取劑進行堿洗運行，經(jīng)過堿洗后萃取劑可循環(huán)使用。反萃后產(chǎn)生酚鈉液排出反萃取機進行酚鈉回收。萃取劑采用ABK絡合萃取劑，液堿采用工業(yè)燒堿配制。
三．設備配置及流程
該方案選擇三級萃取，三級反萃工藝，其主要設備為6臺離心萃取機以及配備相應的槽、罐、泵等輔助設備，工藝簡單易操作，詳見流程圖。
流程簡述：
1．廢水：含酚廢水由泵或管道送入廢水沉清池待用，沉清廢水經(jīng)泵送入廢水高位槽，當高位槽充滿后多余廢水經(jīng)溢流管返回沉清池，此時，泵停止運行。
2．萃取劑：為便于形象化描述，我們以下將萃取劑在萃取前和反萃取后簡稱為凈油；萃取后和反萃取前稱為酚油。凈油在貯罐貯存，通過泵送入凈油高位槽，當高位槽充滿后，多余凈油由溢流管道返回貯罐，此時泵停止運行。
3．液堿配制：將濃堿（30%）與自來水加入配堿罐經(jīng)攪拌配制成10%~15%稀堿液待用。稀堿液由泵送入液堿高位槽3，當高位槽充滿后，多余液堿由溢流管道返回配堿罐，此時泵停止運行。
4．萃取與反萃運行：萃取運行時，含酚廢水與凈油從各自的高位槽，通過流量計，按比例依次進入萃取機，廢水先由3#機進入，凈油從1#機進入進行逆流萃取。經(jīng)三級逆流萃取后，脫酚廢水由1#機排出流入緩沖罐，經(jīng)微油捕集后脫酚水可排放至下水道（中和后集中排放）。經(jīng)捕集的酚油集中回用；由3#機流出的酚油經(jīng)熱交換器加熱進入4#機進行反萃運行，同時液堿由高位槽經(jīng)流量計和熱交換器按比例進入6#機進行反萃運行。反萃后，凈油由6#機排出進入緩沖罐經(jīng)油水分離后由泵排出通過冷卻器返回凈油貯罐，循環(huán)使用；反萃后酚鈉液由4#機排出流入緩沖罐進行油水分離后，酚鈉液右緩沖罐底部排出至酚產(chǎn)品回收裝置。油水分離后得到的凈油可集中回用。
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