第七章萃取與離子交換設(shè)備

第七章萃取與離子交換設(shè)備第一頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)萃取分離設(shè)備一、類型液-固萃?。簭墓腆w物料中萃取溶質(zhì)液-液萃取：從液體物料中萃取溶質(zhì)第二頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日萃取設(shè)備液—固萃取設(shè)備液—液萃取設(shè)備單級(jí)萃取設(shè)備多級(jí)萃取設(shè)備分體式液—液萃取設(shè)備整體式液—液萃取設(shè)備多級(jí)錯(cuò)流萃取設(shè)備多級(jí)逆流萃取設(shè)備混合設(shè)備多級(jí)接觸式

連續(xù)接觸式分離設(shè)備第三頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日二、液-液萃取設(shè)備（一）分體式液—液萃取設(shè)備1、混合設(shè)備要求：分散相顆粒尺寸要小，兩相接觸面積要大類型：罐式、管式、噴嘴式混合均勻，萃取時(shí)間短第四頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日A.混合罐：機(jī)械攪拌混合罐：用機(jī)械攪拌將料液和萃取劑相混合間歇操作，停留時(shí)間較長(zhǎng)，傳質(zhì)效率較低裝置簡(jiǎn)單，操作方便，廣泛應(yīng)用氣流攪拌混合罐：將空氣送入液體物料，借鼓泡作用發(fā)生攪拌適用于化學(xué)腐蝕性強(qiáng)的液體第五頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日S形長(zhǎng)管，料液和萃取劑從長(zhǎng)管一端進(jìn)入，混合萃取后從另一端流出管道內(nèi)液體形成湍流狀態(tài)，Re=(5～10）×104

連續(xù)萃取，效果較好B.管式混合器（靜態(tài)）第六頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日經(jīng)過噴嘴或孔板形成湍流狀態(tài)體積小，效率高結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低阻力較大C.噴嘴式混合器第七頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日2、分離設(shè)備要求：分離時(shí)間要短、分離要徹底類型：重力分離設(shè)備、離心分離設(shè)備

（碟片式離心機(jī)、管式離心機(jī)）第八頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日A.碟片式離心機(jī)工作過程：欲分離的料液自離心機(jī)頂部加入，分流于各相鄰二碟片之間的空隙中輕液流向中心，重液流向鼓壁，將輕重液分開第九頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日碟片：每片上各有二排孔，將碟片疊起來時(shí)便形成二個(gè)通道底部碟片只有一排孔底片有兩種，區(qū)別在于孔的位置不同，分別和其它碟片上二排孔的位置相對(duì)應(yīng)按輕重液的比例不同選用不同的底片

第十頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日B.管式離心機(jī)工作過程：料液由底部進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，與轉(zhuǎn)筒一同旋轉(zhuǎn)在離心力作用下，料液分層，重液在外，輕液在內(nèi)重液沿筒壁的外側(cè)向上流動(dòng)，經(jīng)出口流出輕液沿中心內(nèi)側(cè)向上流動(dòng)，經(jīng)另一出口流出第十一頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、緊湊和維修方便生產(chǎn)能力較小工作參數(shù)：轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑：110ｍｍ轉(zhuǎn)鼓高度：85mm工作容積：8L轉(zhuǎn)速：15000rpm生產(chǎn)能力：1000L/h第十二頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日（二）整體式液—液萃取設(shè)備用途：當(dāng)參與萃取的兩液體密度差很小，或界面張力甚小而易乳化，或粘度很大時(shí)，兩相的接觸狀況較差，特別是很難靠重力使萃取相與萃余相分離，這時(shí)利用比重力大得多的離心力來完成萃取所需的混合和澄清第十三頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日1.多級(jí)接觸式多級(jí)離心萃取機(jī)萃取與分離分步進(jìn)行Luwesta三級(jí)離心萃取機(jī)第十四頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日A.立式連續(xù)逆流離心萃取機(jī)α-LavalABE-216離心萃取機(jī)2.連續(xù)接觸式構(gòu)造：高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓中有多個(gè)同心圓筒每個(gè)筒均在一端開孔筒的外圓柱上焊有螺旋形的鋼帶，將筒與筒之間的環(huán)形空間分隔成螺旋形通道在轉(zhuǎn)鼓的兩端各有輕重液的進(jìn)出口第十五頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日工作過程：ABE-216離心萃取機(jī)輕重液走向示意圖重液進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)筒，沿螺旋形通道往外依次流經(jīng)各筒輕液進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓外筒，沿螺旋形通道，向內(nèi)順次流過各筒第十六頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日三相傾析式離心機(jī)結(jié)構(gòu)B.傾析式離心萃取機(jī)構(gòu)造：由圓柱－圓錐形轉(zhuǎn)鼓及螺旋輸送器、差速驅(qū)動(dòng)裝置、進(jìn)料系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)及底座組成

第十七頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日工作過程：轉(zhuǎn)鼓與螺旋輸送器同時(shí)高速旋轉(zhuǎn)，形成一個(gè)大于重力場(chǎng)數(shù)千倍的離心力場(chǎng)料液從重相進(jìn)料管進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓的逆流萃取區(qū)后受到離心場(chǎng)的作用，在此與中心管進(jìn)入的萃取劑相接觸萃取，迅速完成相之間的物質(zhì)轉(zhuǎn)移同時(shí)進(jìn)行液－液－固分離，固體渣子沉積于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，由螺旋轉(zhuǎn)子推向轉(zhuǎn)鼓錐端排出，萃取液則經(jīng)轉(zhuǎn)鼓柱端排出

第十八頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日三、液-固萃取分離設(shè)備液-固萃取是在一定條件下用一定浸出溶劑從固體原料中浸出有效成分的過程（一）單級(jí)間歇萃取帶蒸汽加熱夾套的單級(jí)間歇萃取裝置第十九頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日（二）多級(jí)逆流半連續(xù)萃取第二十頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日第二十一頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)離子交換分離設(shè)備一、離子交換的應(yīng)用及特點(diǎn)特點(diǎn)：樹脂無毒且可反復(fù)使用少用或不用有機(jī)溶劑成本低設(shè)備簡(jiǎn)單操作方便

應(yīng)用：氨基酸有機(jī)酸抗生素生物酶第二十二頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日二、類型按結(jié)構(gòu)型式分為罐式、塔式、槽式按操作方式分為間歇式、周期式、連續(xù)式根據(jù)兩相接觸方式的不同分為固定床、移動(dòng)床、流化床按溶液進(jìn)入交換床的方向分為正吸附、反吸附第二十三頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日料液處理液

單床式料液處理液

多床式料液處理液

復(fù)床式料液處理液

混合床式固定床：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作管理方便、樹脂磨損少設(shè)備管線復(fù)雜、閥門多、樹脂利用率較低選型：交換帶寬度、交換離子類型第二十四頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日三、離子交換設(shè)備1.離子交換罐要求：液體分布均勻、按順序流動(dòng)、耐腐蝕構(gòu)造：離子交換罐具有橢圓形封頭的圓筒形設(shè)備，圓筒體的高徑比一般為2～3，樹脂層高度約占圓筒高度的50～70%罐頂應(yīng)有人孔或者手孔，大型交換罐的人孔也可以裝在罐壁上，以便于裝卸樹脂第二十五頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日罐內(nèi)上部有溶液分布裝置，使溶液均勻通過樹脂層圓筒體的底部與橢圓形底之間常裝有多孔板、篩網(wǎng)及濾布以支持樹脂層，或者用塊石英石或卵石直接鋪于罐底以支持樹脂層視鏡孔和孔燈可以在罐頂也可以在罐壁上。罐頂部的被吸附溶液、解吸液、軟水進(jìn)口可合用一個(gè)進(jìn)口管與罐頂相連交換罐一般用鋼板制成，內(nèi)壁襯橡膠第二十六頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日2.反吸附離子交換罐工作過程：被交換的溶液由罐的下部導(dǎo)入其流速和粘度以使樹脂在罐內(nèi)呈沸騰狀態(tài)而不溢出罐外為宜交換后的溶液則由罐頂?shù)某隹谝绯霰唤粨Q溶液進(jìn)口廢液出口分布器分布器反洗水進(jìn)口反吸附離子交換罐第二十七頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日淋洗水、解吸液及再生劑進(jìn)口淋洗水、解吸液及再生劑出口特點(diǎn)：反吸附離子交換罐省去菌絲過濾液固兩相接觸面大、均勻操作時(shí)不產(chǎn)生短路、死角料液流速大、生產(chǎn)周期短樹脂的飽和度不及正吸附的高罐內(nèi)樹脂高度要比正吸附時(shí)低一些第二十八頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日擴(kuò)口式離子交換器第二十九頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日混合床制備無鹽水的流程3.混合床離子交換罐第三十頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日4.連續(xù)式離子交換設(shè)備第三十一頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日篩板式連續(xù)離子交換設(shè)備漩渦式連續(xù)離子交換設(shè)備第三十二頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日四、離子交換設(shè)備的計(jì)算1.樹脂用量交換總量（吸附能力）：溶液中交換離子量：式中：V2—每批處理料液量，m3c1—交換前料液濃度，μ/mlc2—交換后料液濃度，μ/ml式中：V1—交換罐內(nèi)裝樹脂量，m3q—單位體積樹脂吸附量，μ/ml第三十三頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日實(shí)際裝樹脂量：式中：υ—樹脂的比容，濕樹脂ml/g干樹脂干樹脂量：物料平衡：罐內(nèi)裝樹脂量：第三十四頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日2.交換罐尺寸罐體積：罐高徑比：Ht/D=2～3式中：y—樹脂裝填系數(shù)，0.5～0.7第三十五頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日3.交換設(shè)備的放大A．根據(jù)交換罐負(fù)荷相同的原則進(jìn)行放大交換罐負(fù)荷是指單位體積樹脂床中所通過溶液的體積流量交換罐負(fù)荷的倒數(shù)即溶液與樹脂的接觸時(shí)間，保證接觸時(shí)間相同即保證大設(shè)備與小設(shè)備中相同的交換效果大、小交換罐幾何相似，即相同的高徑比第三十六頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日交換罐負(fù)荷:式中：a—交換罐負(fù)荷，m3/m3·hV—通過溶液的體積流量，m3/hM—濕樹脂的體積，m3a1=a2放大后設(shè)備中的樹脂體積:V2/V1即為放大倍數(shù)m第三十七頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日若以H代表樹脂床高，D代表樹脂床直徑

∵∴第三十八頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日放大設(shè)備的尺寸：幾何相似：第三十九頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022年，8月28日B.根據(jù)交換罐中溶液空塔流速相同的原則放大溶液流速:式中：u—線速度，m/h

A—樹脂床截面積，m2溶液空塔流速即是單位樹脂床截面積上所通過溶液的體積流量維持大設(shè)備與小設(shè)備的樹脂床層高度相同，僅直徑加大，以保證溶液流速相同，也就保證兩者接觸時(shí)間相同，交換效果相同第四十頁(yè)，共四十三頁(yè)，2022