過程工程所解決液液萃取技術(shù)難題 新型密閉管式萃取器成功應(yīng)用
液液萃取分離是過程工業(yè)中重要的單元操作，傳統(tǒng)的箱式混合澄清槽密封性能差，有機(jī)相揮發(fā)極易帶來溶劑損失和嚴(yán)重的火災(zāi)隱患。近日，過程工程所自主設(shè)計的5套新型密閉管式萃取器在河北蘭潤植保科技有限公司除草劑原藥生產(chǎn)車間替換原有全部間歇釜式生產(chǎn)裝置，并實現(xiàn)穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行1個月，運(yùn)行后該車間產(chǎn)能由20噸/月提高至104噸/月，有機(jī)相揮發(fā)損失大大減少。
新裝置的成功應(yīng)用，降低了液液溶劑萃取過程中的溶劑損失和火災(zāi)風(fēng)險，同時也突破了化學(xué)制藥生產(chǎn)過程中部分特殊液液萃取體系無法連續(xù)化生產(chǎn)的瓶頸，提高了生產(chǎn)能力，具有進(jìn)一步推廣至濕法冶金、廢水處理、精細(xì)化工、石油化工等眾多液液萃取領(lǐng)域的示范作用，對提升相關(guān)企業(yè)綠色化、安全化生產(chǎn)有重要意義。
化學(xué)制藥過程（如農(nóng)藥）中的液液萃取分離涉及的物系性質(zhì)較為復(fù)雜，如有機(jī)相溶劑性、揮發(fā)性強(qiáng)；水相酸性強(qiáng)且常含氯離子；待萃物濃度高，萃取前后兩相物性差變化大；兩相乳化隨pH敏感等。采用傳統(tǒng)箱式混合澄清槽進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)困難，原有生產(chǎn)過程只能采用釜式間歇操作，產(chǎn)量低且產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。間歇操作過程有機(jī)相揮發(fā)嚴(yán)重，帶來溶劑損失的同時，惡化了工人操作環(huán)境，存在嚴(yán)重的火災(zāi)隱患。
資源與環(huán)境研究部濕法冶金與先進(jìn)材料課題組長期從事液液萃取工藝及裝備的研究。研究團(tuán)隊根據(jù)化學(xué)制藥過程中兩相物系的特殊物理化學(xué)特性，采用先進(jìn)在線測量手段原位獲取了兩相混合行為和傳質(zhì)數(shù)據(jù)，結(jié)合CFD（計算流體力學(xué)）與PBM（群體平衡）模型計算，揭示了液液萃取裝備幾何結(jié)構(gòu)對兩相間微觀傳質(zhì)、宏觀流動和液滴“破碎-聚并”的相互作用規(guī)律，進(jìn)一步設(shè)計出新型高效管式萃取器。據(jù)項目負(fù)責(zé)人王勇研究員介紹，該新型萃取器具有較高的單級效率和更低的兩相夾帶量；密閉性好、不易泄漏，便于VOC（揮發(fā)性有機(jī)物）的集中收集處理；適用于強(qiáng)有機(jī)溶劑和強(qiáng)腐蝕性體系；特殊的輕相、重相界面調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實現(xiàn)了兩相界面的穩(wěn)定控制；界面污物可在線連續(xù)采出、分離，提高了系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行能力。
該項裝備技術(shù)獲得科技部重點(diǎn)研發(fā)計劃（2019YFC1907700）支持，并已申請國家發(fā)明專利。
管式混合萃取器應(yīng)用現(xiàn)場
管式萃取器流體力學(xué)計算
管式萃取器模型
