专利名称：一种微结构萃取器的制作方法
技术领域：
本发明属于化工分离技术领域，特别涉及一种微结构萃取器。
背景技术：
液液萃取和洗涤是一类应用广泛的工业分离技术。它们的操作条件和分离效率与 萃取设备的选型和设计密切相关，对于生产过程的工艺选择、能耗物耗及产品质量都有很 大影响。例如，在发酵法生产青霉素的过程中，需要将青霉素从发酵液中萃取分离出来，如 果萃取设备不能处理含固的发酵液体系，就必须在萃取前进行发酵液过滤，使工艺复杂；如 果萃取设备的传质效率低，就不能快速完成萃取操作，青霉素就会因大量分解而使收率降 低。在蒽醌法生产双氧水的萃取过程中，操作相比直接影响双氧水的浓度，相比控制在50 以上，就能够直接得到浓度27. 5%的产品，否则就需要进行提浓，使生产成本大幅增加。这 些工业过程的技术水平无疑都受制于萃取设备在传质效率和操作性能方面的表现。目前， 常用的工业萃取设备有静态混合器、搅拌槽和萃取塔等。静态混合器的优点是占用空间少， 混合时间短，缺点是萃取效率低。搅拌槽的优点是设计和操作简单，缺点是物料滞存量大， 操作能耗高，放大困难。萃取塔的优点是能够在一个设备内实现多级萃取操作，缺点是传质 效率较低，萃取时间长。而且，这三类萃取器在大相比条件下的效率都比较低。很显然，这 些常用的工业萃取设备还不能很好地满足以青霉素、双氧水为代表的许多生产过程对工艺 优化的要求，发展大通量、高效率、相比适用范围宽的新型工业萃取设备是非常必要的。新 型工业萃取设备还应当容易加工制造，对物料的清洁度无特殊要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种微结构萃取器，其特征在于该微结构萃取器由进料
板、缓冲板、一级流体分布板、二级流体分布板、混合板、混合流体收集板、出口板依次堆叠
而成，采用压力紧固或者焊接的方法使上述七块板材构成一个整体；上述七块板厚度在
5-100mm范围内，板材可采用不锈钢或塑料； 进料板上有两个进料口 ，分别用于液相A和B进料； 缓冲板上有两个缓冲槽，分别与进料板上的两个进料口相连通，液相A和B经进料 口后分别进入缓冲槽； —级流体分布板上有两个梳式分布槽，梳式分布槽的梳齿部分相对而且交叉，梳
式分布槽的齿背部分分别与缓冲板上的两个缓冲槽相对应；流经缓冲槽后的液相A和B分
别流经梳式分布槽的齿背部分再分别进入相应梳式分布槽的梳齿部分； 二级流体分布板上有一系列分布槽，分布槽为梳式分布槽和鱼骨式分布槽，其中，
鱼骨式分布槽位于二级流体分布板的中部，梳式分布槽位于二级流体分布板的两边，鱼骨
式分布槽的鱼剌部分与相邻分布槽的鱼剌部分或者梳齿部分相对而且交叉，梳式分布槽的
齿背部分和鱼骨式分布槽的鱼脊部分与一级流体分布板上的梳齿部分相对应；液相A和B
流经一级流体分布板上梳式分布槽梳齿部分后进入二级流体分布板上的梳式分布槽的齿
3背部分和鱼骨式分布槽的鱼脊部分，然后进入相应梳式分布槽的梳齿部分和相应鱼骨式分布槽的鱼剌部分； 混合板上有一系列混合槽，混合槽位置与二级流体分布板上相邻分布槽的交叉区
域相对应；流经二级流体分布板上的相邻分布槽的液相A和B在混合槽中混合； 混合流体收集板上有一个收集槽，收集槽与混合板上的一系列混合槽相连通；经
混合板上一系列混合槽混合后的混合液体进入收集槽； 出口板上有一出料口，收集槽中的混合液体经出料口流出； 上述各板上的进料口、缓冲槽、梳式分布槽、鱼骨式分布槽、混合槽、收集槽、出料口均为贯通孔或槽； —级流体分布板上每个分布槽的梳齿数量为1-10个，单个梳齿宽度为10-200mm。 二级流体分布板上每个鱼骨式分布槽单侧的鱼剌数量为5-50个，单个鱼剌宽度
为0. 5-5mm，每个梳式分布槽的梳齿数量为5_50个，单个梳齿宽度为0. 5_5mm。 本发明的有益效果为该微结构萃取器采用平板堆叠式结构，无复杂的内部结构，
因此结构紧凑，加工制造容易；对两相流体分别采用独立的分布和液层分割结构，两者间相
互影响小，因此可以在较大相比范围下操作；采用二级流体分布板，使处理量得到几何级数
放大，因此处理量大；引入了微细结构，因此传质效率高；对微细结构进行了尺寸优化，在
满足高效萃取要求的同时能有效控制压降、避免阻塞，因此对体系洁净度要求低。 液相A和B在进入混合板前被均匀分割为细小液层，从而强化混合板上的混合和
传质。该微结构萃取器结构紧凑、处理量大、传质效率高，对体系洁净度要求低，能在较大相
比范围下操作，具有广泛的适用性。
图1是本发明微结构萃取器的主视图； 图2是本发明微结构萃取器的每块板材的俯视图； 图3是本发明微结构萃取器的每块板材的立体示意图； 图中标号1-进料板；2-缓冲板；3- —级流体分布板；4_ 二级流体分布板；5_混
合板；6-混合流体收集板；7-出口板；ll-a进料口 ；12_b进料口 ；21-a缓冲槽；22-b缓冲
槽；31-a梳式分布槽；32-b梳式分布槽；33-齿背部分；34-梳齿部分；41-梳式分布槽；
42-鱼骨式分布槽；421-鱼骨式分布槽的鱼剌部分；422-鱼骨式分布槽的鱼脊部分；51-混合槽；61-收集槽；71-出料口。
具体实施例方式
实施例1 —种微结构萃取器，该微结构萃取器由进料板1、缓冲板2、一级流体分布板3、二级流体分布板4、混合板5、混合流体收集板6、出口板7依次堆叠而成，采用压力紧固或者焊接的方法使上述七块板材构成一个整体(如图1所示)；上述进料板1、二级流体分布板4、出口板7厚度均为5mm，缓冲板2、一级流体分布板3、混合板5、混合流体收集板6厚度均为50mm，板材采用316L不锈钢；微结构萃取器的每块板材的俯视图如图2所示，每块板材的立体示意图如图3所示；
进料板1上有两个进料口 ， a进料口 11 、 b进料口 12分别用于液相A和B进料；
缓冲板2上有两个缓冲槽，a缓冲槽21、 b缓冲槽22分别与进料板1上的两个进料口 11、12相连通，液相A和B经进料口后分别进入缓冲槽； —级流体分布板3上有两个梳式分布槽，a梳式分布槽31和b梳式分布槽32， a梳式分布槽31和b梳式分布槽32的梳齿部分相对而且交叉，梳式分布槽的齿背部分33分别与缓冲板上的两个缓冲槽相对应；流经缓冲槽后的液相A和B分别流经梳式分布槽的齿背部分再分别进入相应梳式分布槽的梳齿部分； 二级流体分布板4上有一系列分布槽，分布槽为梳式分布槽41和鱼骨式分布槽42，其中，鱼骨式分布槽42位于二级流体分布板4的中部，梳式分布槽41位于二级流体分布板4的两边，鱼骨式分布槽的鱼剌部分421与相邻分布槽的鱼剌部分或者梳齿部分相对而且交叉，梳式分布槽的齿背部分和鱼骨式分布槽的鱼脊部分422与一级流体分布板上的梳齿部分34相对应；液相A和B流经一级流体分布板3上梳式分布槽梳齿部分34后进入二级流体分布板4上的梳式分布槽的齿背部分和鱼骨式分布槽的鱼脊部分422，然后进入相应梳式分布槽的梳齿部分和相应鱼骨式分布槽的鱼剌部分421 ; 混合板5上有一系列混合槽51，混合槽位置与二级流体分布板上相邻分布槽的交
叉区域相对应；流经二级流体分布板4上的相邻分布槽的液相A和B在混合槽中混合； 混合流体收集板6上有一个收集槽61，收集槽与混合板上的一系列混合槽51相连
通；经混合板5上一系列混合槽51混合后的混合液体进入收集槽； 出口板7上有一出料口 71，收集槽中的混合液体经出料口流出； 上述各板上的进料口、缓冲槽、梳式分布槽、鱼骨式分布槽、混合槽、收集槽、出料
口均为贯通孔或槽。 实施例2 本实施例的微结构萃取器除了进料板1、二级流体分布板4、出口板7厚度均为10mm，缓冲板2、一级流体分布板3、混合板5、混合流体收集板6厚度均为100mm，板材采用聚四氟乙烯外，其他与实施例1相同。
实施例3 采用实施例1的微结构萃取器，且一级流体分布板3上每个分布槽的梳齿数量为
1个，梳齿宽度为200mm， 二级流体分布板4上每个鱼骨式分布槽单侧的鱼剌数量为5个，单
个鱼剌宽度为5mm，每个梳式分布槽的梳齿数量为5个，单个梳齿宽度为5mm。 用于乙酸乙酯萃取发酵液中青霉素。乙酸乙酯流量为1.0t/h，发酵液流量为
0. 5t/h，萃取效率为90%。 实施例4 采用实施例1的微结构萃取器，且一级流体分布板3上每个分布槽的梳齿数量为10个，单个梳齿宽度为10mm， 二级流体分布板4上每个鱼骨式分布槽单侧的鱼剌数量为50个，单个鱼剌宽度为lmm，每个梳式分布槽的梳齿数量为50个，单个梳齿宽度为lmm。
用于氨水洗涤含三氧化硫的正己烷。正己烷流量为80t/h，氨水流量为20t/h，三氧化硫脱除率为98%。
实施例5 采用实施例2的微结构萃取器，且一级流体分布板3上每个分布槽的梳齿数量为2个，单个梳齿宽度为50mm， 二级流体分布板4上每个鱼骨式分布槽单侧的鱼剌数量为5个，单个鱼剌宽度为0. 5mm，每个梳式分布槽的梳齿数量为5个，单个梳齿宽度为0. 5mm。
用于MIKB萃取湿法磷酸。MIBK流量为1. Ot/h，湿法磷酸流量为0. 2t/h，萃取效率为95%。 实施例6 采用实施例2的微结构萃取器，且一级流体分布板3上每个分布槽的梳齿数量为5个，单个梳齿宽度为10mm，二级流体分布板4上每个鱼骨式分布槽单侧的鱼剌数量为10个，单个鱼剌宽度为lmm，每个梳式分布槽的梳齿数量为IO个，单个梳齿宽度为lmm。
用于MIKB萃取湿法磷酸。MIBK流量为1. Ot/h，湿法磷酸流量为0. 2t/h，萃取效率为99%。
权利要求
一种微结构萃取器，其特征在于该微结构萃取器由进料板(1)、缓冲板(2)、一级流体分布板(3)、二级流体分布板(4)、混合板(5)、混合流体收集板(6)、出口板(7)依次堆叠而成，采用压力紧固或者焊接的方法使上述七块板材构成一个整体；其中进料板(1)上有两个进料口；缓冲板(2)上有两个缓冲槽，分别与进料板1上的两个进料口相连通；一级流体分布板(3)上有两个梳式分布槽，梳式分布槽的梳齿部分相对而且交叉，梳式分布槽的齿背部分(33)分别与缓冲板上的两个缓冲槽相对应；二级流体分布板(4)上有一系列分布槽，分布槽为梳式分布槽(41)和鱼骨式分布槽(42)，其中，鱼骨式分布槽(42)位于二级流体分布板4的中部，梳式分布槽(41)位于二级流体分布板(4)的两边，鱼骨式分布槽的鱼刺部分(421)与相邻分布槽的鱼刺部分或者梳齿部分相对而且交叉，梳式分布槽的齿背部分和鱼骨式分布槽的鱼脊部分(422)与一级流体分布板上的梳齿部分相对应；混合板(5)上有一系列混合槽，混合槽位置与二级流体分布板上相邻分布槽的交叉区域相对应；混合流体收集板(6)上有一个收集槽，收集槽与混合板上的一系列混合槽相连通；出口板(7)上有一出料口；上述各板上的进料口、缓冲槽、梳式分布槽、鱼骨式分布槽、混合槽、收集槽、出料口均为贯通孔或槽。
2. 根据权利要求1所述的一种微结构萃取器，其特征在于一级流体分布板(3)上每个梳式分布槽的梳齿数量为i-io个。
3. 根据权利要求1或2所述的一种微结构萃取器，其特征在于一级流体分布板(3)上 梳式分布槽的单个梳齿宽度为10-200mm。
4. 根据权利要求1所述的一种微结构萃取器，其特征在于二级流体分布板(4)上每 个鱼骨式分布槽单侧的鱼剌数量为5-50个，每个梳式分布槽的梳齿数量为5-50个。
5. 根据权利要求1或4所述的一种微结构萃取器，其特征在于二级流体分布板(4)上 梳式分布槽的单个梳齿宽度为0. 5-5mm，鱼骨式分布槽的单个鱼剌宽度为0. 5-5mm。
6. 根据权利要求1所述的一种微结构萃取器，其特征在于所用板材厚度在5-100mm 范围内。
7. 根据权利要求1所述的一种微结构萃取器，其特征在于所用板材材质为不锈钢或塑料。
全文摘要
本发明公开了属于化工分离技术领域的一种微结构萃取器。该微结构萃取器由进料板、缓冲板、一级流体分布板、二级流体分布板、混合板、混合流体收集板、出口板依次堆叠而成，采用压力紧固或者焊接的方法使上述七块板材构成一个整体；该微结构萃取器采用平板堆叠式结构，无复杂的内部结构，因此结构紧凑，加工制造容易；对两相流体分别采用独立的分布和液层分割结构，两者间相互影响小，因此可以在较大相比范围下操作；采用二级流体分布板，使处理量得到几何级数放大，因此处理量大；引入了微细结构，因此传质效率高；对微细结构进行了尺寸优化，在满足高效萃取要求的同时能有效控制压降、避免阻塞，因此对体系洁净度要求低。
文档编号B01D11/04GK101780344SQ20101013335
公开日2010年7月21日 申请日期2010年3月25日 优先权日2010年3月25日
发明者吕阳成, 徐建鸿, 邵华伟, 骆广生 申请人:清华大学