一種用于測定環隙式離心萃取器轉筒內界面半徑的方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于測定環隙式離心萃取器轉筒內界面半徑的方法，當環隙式離心萃取器運行達到穩態后，同時停止重相溶液和輕相溶液進料，并拔出還在繼續運轉的轉筒，由于轉筒依然保持原有速度轉動，其內部的重相溶液和輕相溶液受離心力作用仍然會保持于轉筒內部不會流失，因此，當將轉筒移到容器內后停止轉筒運轉，使轉筒內的液體流入容器內的溶液體積即是環隙式離心萃取器運行達到穩態時的實際體積，由此，當容器內液體移入量筒內澄清分相，分別獲得重相溶液和輕相溶液各自體積后，即可通過計算獲得轉筒內兩相液體界面半徑，從而實現了準確測定環隙式離心萃取器轉筒內界面半徑。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及溶劑萃取【技術領域】，特別涉及一種用于測定環隙式離心萃取器轉筒內 界面半徑的方法。 一種用于測定環隙式離心萃取器轉筒內界面半徑的方法
【背景技術】
[0002] 環隙式離心萃取器是依靠強大離心力實現兩相混合液的分相的，是一種高效的 液-液萃取設備，已成功應用于石油化工、材料制備、生物化工、制藥工程、廢水處理、濕法 冶金和核化工等領域。
[0003] 環隙式離心萃取器運行時，互不相溶的兩相液體在外殼內劇烈混合后，混合液經 轉筒入口進入轉筒澄清段，在強大離心力作用下，重相被甩到轉筒澄清段外緣，聚集到澄清 段壁處，而輕相則被擠向澄清段內側，在兩者之間則是乳化層。乳化層從下自上逐漸變薄。 當乳化層移至重相垂直通道處，則會造成重相出口液有輕相夾帶，而當乳化層移至輕相堰 處，則會造成輕相出口液有重相夾帶，當乳化層擴展到重相垂直通道和輕相堰處時，則兩相 出口液都會有相夾帶。要嚴格控制相夾帶，必須嚴格控制轉筒內乳化層的位置。轉筒澄清 段頂部的乳化層差不多是等體積地漂動在"界面"半徑的兩側，因而可用"界面半徑"來代 替乳化層。"界面半徑"是指不存在乳化層時的兩相界面的半徑。因此準確獲得環隙式離心 萃取器內液體界面半徑對于其成功應用是非常重要的。
[0004] 由于離心萃取器是高速旋轉的設備，轉筒由不透明材料制成，因此很難獲得環隙 式離心萃取器轉筒內界面半徑，現有技術中，一般采用放液法來獲得環隙式離心萃取器轉 筒內界面半徑，其具體步驟包括：當環隙式離心萃取器在一定操作條件下正常運行達到穩 態后，同時并快速停止兩相液體進料；與此同時快速打開外殼底的排料口，用量筒接收從外 殼底流出的液體，直到沒有液體流出為止；停止轉筒高速運轉，此時轉筒內的液體流入外殼 并通過外殼底排料口流出，用另一個量筒接收從外殼底流出的液體，直到沒有液體流出為 止，兩相液體在量筒內完全分相后，讀出兩相各自的體積；利用所測得的轉筒內兩相的各自 體積，根據計算模型就可求得轉筒內的界面半徑。但該方法的主要不足：首先，排放完外殼 內液體時由于需要一定的時間，因此還在高速運轉的轉筒仍會吸入一部分外殼內的液體， 而且轉筒內水相和有機相液體也會甩入各自的收集環后流出，這樣所獲得的轉筒內兩相體 積就不十分準確；其次，從殼體底排放液體時，總會有一部分液體滯留在殼體內不被排出， 也導致所獲得的轉筒內兩相體積不準確。
[0005] 因此，迫切需要發明一種能準確測定環隙式離心萃取器轉筒內界面半徑的新方 法。
【發明內容】
[0006] 有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種用于測定環隙式離心萃取器轉筒內界 面半徑的方法，以實現準確測定環隙式離心萃取器轉筒內界面半徑。
[0007] 為實現上述目的，本發明提供了一種用于測定環隙式離心萃取器轉筒內界面半徑 的方法，所述環隙式離心萃取器包括形成有第一容納腔的外殼，所述轉筒套設于所述第一 容納腔內并在電機驅動下轉動，且所述轉筒底部開設有混合溶液開口，所述方法包括：
[0008] 啟動環隙式離心萃取器后，分別向環隙式離心萃取器外殼的第一容納腔通入重相 溶液和輕相溶液，以在所述第一容納腔中形成混合溶液，所述轉筒通過轉動產生的離心力 由所述混合溶液開口汲取所述混合溶液；
[0009] 當環隙式離心萃取器運行達到穩態后，同時停止重相溶液和輕相溶液向所述外殼 的第一容納腔進料，并拔出還在繼續運轉的轉筒；
[0010] 將所述轉筒移到容器內后停止轉筒運轉，以使轉筒內的液體流入容器內；
[0011] 把容器內液體移入量筒內澄清分相，分別獲得重相溶液和輕相溶液各自體積；
[0012] 通過計算獲得轉筒內兩相液體界面半徑。
[0013] 進一步，所述轉筒呈圓柱形，且所述轉筒內形成呈圓柱形的第二容納腔；所述電機 的傳動軸穿過所述轉筒頂壁，并與轉筒頂壁固定連接，且在所述轉筒頂壁與所述傳動軸連 接處的所述轉筒頂壁開設有重相溶液出液口；所述傳動軸位于所述第二容納腔的末端，形 成有垂直于所述轉筒的中心軸的堰體，所述堰體與所述轉筒側壁連接，且所述堰體的上表 面與所述轉筒頂壁和部分所述轉筒側壁構成堰段空間，所述堰體的下表面與所述轉筒底壁 和部分所述轉筒側壁構成澄清段空間；所述堰體邊緣開設有沿所述轉筒的中心線延伸的重 相溶液導出通孔；所述堰體與所述轉筒側壁連接處的所述轉筒側壁開設有輕相溶液出液 口，所述堰體底端中心處開設有輕相溶液導出口，所述堰體中開設有與所述輕相溶液導出 口和所述輕相溶液出液口的聯通的輕相溶液導出通道；所述堰體還包括于所述堰體底端沿 所述傳動軸軸心延伸的徑向葉片；
[0014] 通過如下計算模型獲得轉筒內兩相液體界面半徑：
[0015]
【權利要求】
1. 一種用于測定環隙式離心萃取器轉筒內界面半徑的方法，所述環隙式離心萃取器包 括形成有第一容納腔的外殼，所述轉筒套設于所述第一容納腔內并在電機驅動下轉動，且 所述轉筒底部開設有混合溶液開口，其特征在于，所述方法包括： 啟動環隙式離心萃取器后，分別向環隙式離心萃取器外殼的第一容納腔通入重相溶液 和輕相溶液，以在所述第一容納腔中形成混合溶液，所述轉筒通過轉動產生的離心力由所 述混合溶液開口汲取所述混合溶液； 當環隙式離心萃取器運行達到穩態后，同時停止重相溶液和輕相溶液向所述外殼的第 一容納腔進料，并拔出還在繼續運轉的轉筒； 將所述轉筒移到容器內后停止轉筒運轉，以使轉筒內的液體流入容器內； 把容器內液體移入量筒內澄清分相，分別獲得重相溶液和輕相溶液各自體積； 通過計算獲得轉筒內兩相液體界面半徑。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述轉筒內形成第二容納腔；所述電機 的傳動軸穿過所述轉筒頂壁，并與轉筒頂壁固定連接，且在所述轉筒頂壁與所述傳動軸連 接處的所述轉筒頂壁開設有重相溶液出液口；所述傳動軸位于所述第二容納腔的末端形成 有垂直于所述轉筒的中心軸的堰體，所述堰體與所述轉筒側壁連接，且所述堰體的上表面 與所述轉筒頂壁和部分所述轉筒側壁構成堰段空間，所述堰體的下表面與所述轉筒底壁和 部分所述轉筒側壁構成澄清段空間；所述堰體邊緣開設有沿所述轉筒的中心線方向延伸的 重相溶液導出通孔；所述堰體與所述轉筒側壁連接處的所述轉筒側壁開設有輕相溶液出液 口，所述堰體底端中心處開設有輕相溶液導出口，所述堰體中開設有與所述輕相溶液導出 口和所述輕相溶液出液口的聯通的輕相溶液導出通道；所述堰體還包括于所述堰體底端沿 所述傳動軸軸心延伸的徑向葉片； 通過如下計算模型獲得轉筒內兩相液體界面半徑：
其中，^是轉筒內兩相液體界面半徑，Va，K是轉筒內重相溶液體積，Vb是轉筒堰段空間 內重相溶液體積，S是轉筒內徑向葉片厚度，R是轉筒內半徑，L是轉筒澄清段空間高度。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述環隙式離心萃取器包括重相溶液供 料泵、重相溶液收集槽、重相溶液供料槽、輕相溶液供料泵、輕相溶液收集槽、輕相溶液供料 槽； 所述外殼的側壁設置有聯通所述第一容納空間的重相溶液進口管和輕相溶液進口管， 所述外殼的側壁設置有與所述重相溶液出液口聯通的重相溶液出口管，以及與所述輕相溶 液出液口聯通的輕相溶液出口管；所述重相溶液供料泵通過連接管分別與所述重相溶液供 料槽和所述重相溶液進口管連接；所述輕相溶液供料泵通過連接管分別與所述輕相溶液供 料槽和所述輕相溶液進口管連接；所述重相溶液出口管通過連接管與所述重相溶液收集槽 連接；所述輕相溶液出口管通過連接管與所述輕相溶液收集槽連接； 所述啟動環隙式離心萃取器后，分別向環隙式離心萃取器外殼的第一容納腔通入重相 溶液和輕相溶液，以在所述第一容納腔中形成混合溶液包括： 啟動環隙式離心萃取器，調節電機以使所述環隙式離心萃取器達到預定轉速； 啟動重相溶液供料泵，以第一預定流量通過所述重相溶液進口管向所述第一容納空間 通入重相溶液，待所述重相溶液出口管有重相溶液流出后，啟動輕相溶液供料泵，以第二預 定流量通過所述輕相溶液進口管向所述第一容納空間通入輕相溶液。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述電機包括電機本體、傳動軸和電機支 座，所述電機本體固定于電機支座； 所述拔出還在繼續運轉的轉筒為通過提拉所述電機支座，將所述電機與轉筒一起拔 出。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述拔出還在繼續運轉的轉筒，至將所述 轉筒移到容器內的操作時間為2秒以內。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，通過停止所述電機轉動以使停止所述轉 筒運轉。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述轉筒內半徑為10mm。
8. 根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述預定轉速為3000r/min至5000r/ min〇
9. 根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述重相溶液為去離子水，所述輕相溶液 為煤油；所述第一預定流量范圍為2升/小時以內，所述第二預定流量為范圍為2升/小時 以內。
10. 根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述容器為燒杯。
【文檔編號】G01B21/10GK104101318SQ201410371108
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月30日 優先權日:2014年7月30日
【發明者】段五華, 曹爍 申請人:清華大學