專利名稱：采用振動環形折流板萃取塔提取與純化天然鈾的方法
技術領域：
本發明屬于萃取領域，具體涉及一種振動環形折流板萃取塔，及使用所述的萃取塔提取與純化天然鈾的方法。
背景技術：
脈沖篩板塔(PL)由Van Dijk于1935年發明，具有如下特點①結構簡單；②兩相在塔內停留時間短，流動和傳質性能好體積小，易于操作；④無傳動部件、易于實現遠距離控制以保證臨界安全；⑤與其塔有能量輸入的萃取塔相比軸向返混程度低且隨塔徑變化不大。主編汪家鼎，陳家鏞，溶劑萃取手冊，化學工業出版社，237。振動篩板塔(RPC)，由Van Dijk于1935年提出，后由Karr A. E和Lo T. C·加以開發研究，應用于工業萃取操作；具有如下特點①通量大且效率較高；②由于篩孔大且處于振動狀態，因而易于處理含固態的原料；③由于振動頻率和振幅可以調節，且在塔橫截面上外加能量分布較均勻，因而適合處理易乳化物系；④結構簡單，容易放大；⑤維修及操作費用較低的特點。主編汪家鼎，陳家鏞，溶劑萃取手冊，化學工業出版社，266，184。天然鈾的提取與純化一直以來基本以脈沖篩板塔作為重點萃取設備，國外也有以轉盤塔作為萃取設備進行研究。國內使用脈沖篩板萃取塔主要是為了避免高放條件下機械設備檢修的困難。2008年王學軍、徐盛明、李昆明等申請了《用振動篩板塔提取與純化天然鈾的方法》的發明專利(授權公告號CN101269838 B)，使振動篩板塔在核工業提取與純化天然鈾過程中得到應用。脈沖環形折流板萃取塔雖然具有很多優點，但是能量輸入是其致命的問題，特別是在工業規模大型環形折流板萃取塔的情況下，脈沖能量輸入問題將制約環形折流板萃取塔的使用與發展。將振動環形折流板萃取塔應用到工業規模以及核工業領域，也為塔式萃取設備的應用與研究領域填補一項空白。對于天然鈾的提取與純化的萃取化工工藝過程來說，所處理物料的放射性低、毒性小，對機械設備及其檢修不構成影響，因而不需要遠距離操作。因此，當采用規格(塔徑)較大脈沖塔進行天然鈾的提取與純化生產時，其耗能大，對料液的脈沖作用不易均勻，因而能量輸入和操作都比較困難。對于其它工業萃取過程也是同樣道理。
發明內容
本發明的目的是提供一種新型振動環形折流板萃取塔。本發明的另一目的是提供一種利用上述振動環形折流板萃取塔提取與純化天然鈾的方法。所述的振動環形折流板萃取塔的結構如下塔體9上部是上擴大端6，上擴大端6的直徑與高度(體積)由所處理的輕相的處理量及所要求的澄清時間確定；所述的上擴大端6的下部有一個水相(重相)進口 4，上部有一個有機相(輕相)出口 I;
塔體9下部是下擴大端7，下擴大端7的直徑與高度(體積)由所處理的重相的處理量及所要求的澄清時間確定；所述的下擴大端7的下部有一個水相(重相)出口 3，上部有一個有機相(輕相)進口 2;塔體9內部中心位置安裝有中心軸10 ;所述的中心軸10上端和固定安裝在上擴大端6上部的電機8連接；中心軸10上一一相間套接有內環板51、定距管、外環板52、定距管，從而形成折流板板串；所述的電機8通過凸輪帶動折流板板串上下運動。所述的內環板51的外徑大于外環板52的內徑，且其中心有一個和定距管內徑相同的孔；所述的外環板52的外徑與塔壁之間的間距盡量小，以不影響其上下振動且不與塔壁之間剮蹭為準；外環板52的中心有一個和定距管內徑相同的孔，該孔通過輻條31和外環板52的本體(內徑的圓環部位)相連，沒有輻條31的部位形成允許液體流過的通道。 一種利用上述振動環形折流板萃取塔提取與純化天然鈾的方法，包括以下步驟當做上界面操作，且采用水相連續時(I)由水相進口 4向塔內充物料，待含有折流板板串的塔體充滿物料后，水相停止進料；(2)開啟電機8，頻率調至40 300/min，按照有機相水相的流量比(即體積比)為O. 5 10，由有機相進口 2向塔內進萃取劑，待界面建立，開始經過下擴大端由水相出口排出萃余水相；(3)待有機相萃取劑開始經由上擴大端從有機相出口 I溢流以后，有機相和水相的進出料口按上述流比分別有萃取劑和物料進出，在折流板板串的振動作用下，水相和有機相得到充分的混合；在重力的作用下，水相朝下、有機相朝上沿著液體流動路徑21運動，形成逆流萃取；其中有機相萃取劑是由磷酸三丁酯(TBP)與磺化煤油按體積比2:8 4:6的比例配制。本發明的有益效果為將振動篩板塔的能量輸入形式，應用到環形折流板萃取塔塔型，從而獲得了一種新型振動環形折流板萃取塔；該塔具有如下優點①通量大且效率較高由于處于振動狀態，因而易于處理含固態的原料；③由于振動頻率和振幅可以調節，且在塔橫截面上外加能量分布較均勻；④結構簡單，運行穩定可靠，維修及操作費用較低。在天然鈾的提取與純化生產上，本發明具有明顯的優勢①運行穩定，放大設計可靠；②具有很好的自清潔能力環節少、動力消耗小、節約能源噪音小，對周圍環境基本沒有影響；節約成本，檢修容易。
圖I是本發明的振動環形折流板萃取塔的基本結構；圖2是本發明的振動環形折流板萃取塔塔體的部分縱剖面圖；圖3 :a圖是本發明的內環板結構示意圖；b圖是本發明的外環板結構示意具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明做詳細的說明實施例I :系統如圖I所示，當做上界面操作，且采用水相連續時，首先由水相進口 4向塔內充料，待含有折流板板串的塔體部分充滿物料后，水相停止進料；開啟電機8，頻率調至80/min，按照有機相水相的流量比(即體積比)為I. 5由有機相進口 2向塔內進萃取劑，待界面建立，開始由水相出口 3排出萃余水相；到有機相開始由有機相出口 I溢流以后，此時完整的萃取操作過程開始(有機相和水相的進出料口按流比分別有萃取劑和物料進出，折流板板串振動)。在折流板板串振動的作用下，水相和有機相得到充分的混合，達到萃取的目的。在重力的作用下水相朝下、有機相朝上運動，形成逆流萃取。由于折流板板串的振動是由電機8驅動的，所以運行穩定可靠，折流板板串可以把能量均勻的傳遞到整個塔體內的液體。上擴大端6是有機相澄清室，是為了減少有機相夾帶水相。下擴大端7是水相澄清室，是為了減少水相夾帶有機相。有機相(也稱萃取劑)是由TBP與磺化煤油以體積比2. 6:7. 4比例配制。由于TBP對鈾的良好選擇性，國內外無論是生產規模還是實驗室研究中基本都使用 其作為萃取劑。實施例2 操作步驟和實施例I 一樣，不同的只是頻率為240/min ;有機相水相的流量比為3，有機相是由TBP與磺化煤油按3. 6:6. 4的比例配制。實施例3 操作步驟和實施例I 一樣，不同的只是頻率為160/min ;有機相水相的流量比為2，有機相是由TBP與磺化煤油按3:7的比例配制。量果的振動頻振動環形折流板萃取塔的塔徑、塔高和相同塔徑、塔高的脈沖篩板塔相比，對于達到相同的純度效果，振動環形折流板萃取塔的振動強度參數范圍寬，液泛速度越大。振動強度作為衡量能量輸入大小的參數，參數范圍寬說明設備工作彈性大。液泛速度是衡量設備處理能力的參數，液泛速度越大設備處理量越大。
權利要求
1.一種振動環形折流板萃取塔，其特征在于，所述的萃取塔的結構如下 塔體(9)上部是上擴大端(6)，上擴大端(6)的直徑與高度由所處理的輕相的量及所要求的澄清時間確定；所述的上擴大端(6)的下部有一個重相進口(4)，上部有一個輕相出口(1); 塔體(9)下部是下擴大端(7)，下擴大端(7)的直徑與高度由所處理的重相的量及所要求的澄清時間確定；所述的下擴大端(7)的下部有一個重相出口(3)，上部有一個輕相進口(2)； 塔體(9 )內部中心位置安裝有中心軸(10 );所述的中心軸(10 )上端和固定安裝在上擴大端(6)上部的電機(8)連接；中心軸(10)上一一相間套接有內環板(51)、定距管、外環板(52)、定距管，形成折流板板串；所述的電機(8)通過凸輪帶動折流板板串上下運動。
2.根據權利要求I所述的振動環形折流板萃取塔，其特征在于，所述的內環板(51)的外徑大于外環板(52)的內徑，且位于其中心的孔的直徑和定距管內徑相同。
3.根據權利要求I所述的振動環形折流板萃取塔，其特征在于，所述的外環板(52)的外徑與塔壁之間的間距盡量小，以不影響其上下振動且不與塔體內壁之間剮蹭為準；位于外環板(52)中心的孔的直徑和定距管內徑相同，該孔通過輻條(31)和外環板(52)的本體相連，沒有輻條(31)的部位形成允許液體流過的通道。
4.一種利用權利要求I所述的振動環形折流板萃取塔提取與純化天然鈾的方法，包括以下步驟 當做上界面操作，且采用水相連續時 (1)由重相進口(4)向塔內充物料，待含有折流板板串的塔體充滿物料后，水相停止進料； (2)開啟電機(8)，頻率調至40 300/min，按照有機相水相的流量比為0.5 10，由輕相進口(2)向塔內進萃取劑，待界面建立，開始經過下擴大端由重相出口排出萃余水相； (3)待有機相萃取劑開始經由上擴大端從輕相出口(I)溢流以后，有機相和水相的進出料口按上述流比分別有萃取劑和物料進出，在折流板板串的振動作用下，水相和有機相得到充分的混合；在重力的作用下，水相朝下、有機相朝上沿著液體流動路徑(21)運動，形成逆流萃取。
5.根據權利要求4所述的利用振動環形折流板萃取塔提取與純化天然鈾的方法，其特征在于，所述的有機相萃取劑由磷酸三丁酯與磺化煤油按體積比2:8 4:6的比例配制。
全文摘要
本發明公開了一種屬于萃取領域的振動環形折流板萃取塔，及使用所述的萃取塔提取與純化天然鈾的方法。所述的萃取塔包括置于塔體內部中心的中心軸，中心軸上一一相間套接有內環板、定距管、外環板、定距管，從而形成折流板板串；固定安裝在塔體上端的上擴大端上部的電機通過凸輪帶動折流板板串上下運動；上擴大端和位于塔體下部的下擴大端分別有輕、重相進口和出口。使用所述的萃取塔提取與純化天然鈾的方法為從上端的重相進口向塔內充物料；開啟電機，按照有機相水相的流量比0.5～10，由下端的輕相進口向塔內進萃取劑，從而形成水相朝下、有機相朝上的逆流萃取。本發明的萃取塔結構簡單，通量大且效率較高；本發明的方法環保節能、成本低。
文檔編號C22B60/02GK102698467SQ201210230138
公開日2012年10月3日 申請日期2012年7月4日 優先權日2012年7月4日
發明者徐盛明, 王學軍 申請人:清華大學