萃取塔的工作原理

化工工程师 2025-06-16

通常将高径比较大的萃取装置统称为塔式萃取设备，简称萃取塔。萃取塔在工业上有着广泛的应用。

为了确保良好的萃取效果，萃取塔应具有：

1、分散装置，以提供两相间良好的接触条件；

2、塔顶、塔底均应有足够的分离空间，以便两相的分层。

根据两相混合和分散的措施不同，萃取塔的结构形式也多种多样。工业上常用的萃取塔有喷洒萃取塔、填料萃取塔、转盘萃取塔、筛板萃取塔等。

1、喷洒萃取塔

喷洒萃取塔又称喷淋塔，是最简单的萃取塔，轻、重两相分别从塔底和塔顶进入，如图所示。

喷洒萃取塔

若以重相为分散相，则重相经塔顶的分布装置分散为液滴后进入轻相，与其逆流接触传质，重相液滴降至塔底分离段处聚合形成重相液层排出；而轻相上升至塔顶并与重相分离后排出。若以轻相为分散相，则轻相经塔底的分布装置分散为液滴后进入连续的重相，与重相进行逆流接触传质，轻相升至塔顶分离段处聚合形成轻液层排出，重相流至塔底与轻相分离后排出。

喷洒萃取塔的特点：

①结构简单，塔体内除轻重相物料的进出接管和分散装置外，无其他内部构件；

②轴向返混严重，传质效率较低。喷洒塔适用于仅需一、二个理论级的场合，如水洗、中和或处理含有固体的物系。

2、填料萃取塔

填料萃取塔是液液两相连续接触、溶质组成发生连续变化的传质设备，如图所示。

填料萃取塔

在萃取过程中，轻、重两相分别由塔底和塔顶进入，由塔顶和塔底排出。萃取时，连续相充满整个填料塔，分散相由分布器分散成液滴，在与连续相逆流接触中进行传质。为了使分散相更好地分散成液滴，有利于两相接触传质分离，萃取塔宜选用不易被分散相润湿的填料，通常，陶瓷材料易为水溶液润湿，塑料填料易被大部分有机液体润湿，而金属材料无论对水或者是对有机溶剂均易润湿，常用的填料有拉西环、鲍尔环以及鞍型等。

填料萃取塔的特点：

①结构简单，造价低廉，操作方便；

②生产强度小，传质效率较低。填料萃取塔适合腐蚀性料液，适用于处理量较小、工艺要求低的理论级数小于3的场合。

3、转盘萃取塔

1951年，Reman研究开发了转盘萃取塔，其基本结构如图所示。

转盘萃取塔

1，4—格子板；2—固定环；3—转盘

近年来又开发了不对称转盘塔（偏心转盘萃取塔），其基本结构如图所示。带有搅拌叶片的转轴安装在塔体的偏心位置，塔内不对称地设置垂直挡板，将其分成混合区3和澄清区4。混合区由横向水平挡板分割成许多小室，每个小室内的转盘起混合搅拌器的作用。澄清区又由环形水平挡板分割成许多小室。

不对称转盘塔（偏心转盘萃取塔）

1—转盘；2—横向水平挡板；3—混合区；4—澄清区；5—环形分割板；6—垂直挡板

偏心转盘萃取塔既保持原有转盘萃取塔用转盘进行分散的特点，同时分开的澄清区又可使分散相液滴反复进行凝聚分散，减小了轴向混合，从而提高了萃取效率。偏心转盘萃取塔的尺寸大，对物系的性质适应性很强，能适用于含有悬浮固体或易乳化的料液。

4、筛板萃取塔

筛板萃取塔是逐级接触式设备，依靠两相密度差，在重力作用下两相进行分散、逆向流动，其基本结构如图所示。

筛板萃取塔

若干层筛板按一定间距固定在中心轴上，由塔顶的传动机构驱动而做上下往复运动。往复振幅一般为3～50mm，频率可达100min-1。往复筛板的孔径要比脉动筛板的大些，一般为7～16mm。当筛板向上运动时，迫使筛板上侧的液体经筛孔向下喷射；反之，又迫使筛板下侧的液体向上喷射。每一块筛板连同筛板上方的空间，其功能相当于一级混合澄清器。为防止液体沿筛板与塔壁间的缝隙走短路，每隔若干块筛板，在塔内壁应设置一块环形挡板。

筛板萃取塔具有传质效率高、流体阻力小、操作方便、生产能力大等优点，在石油化工、食品、制药和湿法冶金工业中应用日益广泛。

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