[0001]本发明涉及液-液萃取系统。本发明还涉及用于使用所述系统的工艺和所述系统的用途或工艺，其使用在从有机流移走芳香族化合物中，在处理精炼厂的油类流中，或者在具有不同粘性、相似密度或低界面张力的至少两种给料流的液-液萃取工艺中。

　　[0002]液-液萃取(其也称作溶剂萃取和分离)是根据两种不同的不混溶液体(通常是水和有机溶剂)中其相对的溶解性来分离化合物的方法。从一种液相中萃取物质进入另一种物质是萃取，且在例如化学反应之后的分离净化试验中来分离和提纯产品中或者在多种或工业工艺中从废料或副产品流移走有价值的或者危险的成分中是实用的。萃取的物质可以本质上是无机的(例如金属)或有机的(例如精细化学物质)。因此，液-液萃取具有广泛的应用，包括精细有机化合物的生产、香料的加工、核的回收、矿石加工、石化产品的生产以及植物油和生物柴油的生产，以及许多其它工业。一些特定的应用包括芳烃的回收、均相催化剂的回收、青霉素制造、铀和铍的回收、润滑油萃取、从水相废水中移除苯酚以及从水相流萃取酸。

　　[0003]在通常的工业应用中，工艺将使用其中溶质从水相转移至有机相的萃取步骤。通常，随后的擦洗阶段使用在从有机相移除不期望的溶质中，以及然后所希望的溶质在汽提阶段中从有机相中移走。然后有机相可以被处理来使其准备好用于再次使用，例如，通过冲洗其以移除任何降解产物或其它不期望的污染物。

　　[0004]由于在逆流流动的路径上方维持缓慢倾斜的微分，逆流液-液萃取工艺在获得高水平的质量传递中是尤其有用的。例如，工业工艺塔通常使用逆流液体萃取系统，其中液体持续流动逆流地穿过一个或更多个室或者塔。室或塔可具有特别设计的设备安装在其中，例如用于影响液体的物理性质(例如微滴尺寸)的搅拌器和用于阻隔液体的直接流的塔填料。填料还在较轻的上升液体与较重的下降液体之间提供增加的接触，且更好的接触意味着更高效率的质量传递工艺。

　　[0005]液-液工艺塔和其塔通常构造来提供较重的液体从塔的上部部分的下行流和较轻的液体从塔的下部部分的上行流。通常期望来提供供应有效的质量传递或液-液接触的设备和方法，使得流体的接触能够以通过最小尺寸的给定区域的最小的压降来完成。因此，在液-液萃取操作中高效率和低压降是重要的设计准则。用于液-液接触的足够的表面积对于减少或消除存在于较轻的上行液体中的较重液体夹带是必需的。最通常的，对于塔中的规整填料阵列而言在其水平面和垂直平面两者中具有足够的表面积是必需的，使得部分重的成分被引导向下，且允许较轻的液体来向上以最小的阻力上升穿过填料。通过此类设备，给料的重的和轻的成分分别在塔的底部和顶部处被回收。

　　[0006]逆流液-液萃取塔可以是被动的或静态的填料塔。静态填料塔通常完全依赖于填料/内部构件以及经过内部构件以产生涡流和液滴的流体流速率。其提供下列优点:(I)以大直径的可用性用于非常高的生产率，(2)没有运动部件和相关联的密封的简单操作，(3)仅需要控制一个操作界面，以及(4)与混合澄清器设备相比需要相对小的占地面积。但是通常对于获得水相质量传递需要高流动。此类的被动塔忍受的限制在于，在液体之间发生非常少的接触中会发生沟流。另一个问题在于，仅第一液相的通常相对少和大的液滴在被动塔中在第二连续液相中被分散相对短的时间周期。由此与被动的或静态的塔相关联的是相对低程度的混合，且由此减小质量传递和阶段效率。因此，静态萃取塔的应用通常限于那些涉及低粘性(小于约5cP)，低至中等界面张力(通常3-20dyn/cm，等于0.003-0.02 N/m)，在相之间的低至中等密度差异，以及不超过3-5个平衡阶段。

　　[0007]静态萃取塔的低质量传递效率，尤其对于具有中等至高界面张力或密度差异的系统而言，可以通过机械搅拌或者使液-液分散在塔内跳动以更好地控制液滴尺寸和群体密度(分散相滞留)来改善。已经提出了许多不同类型的机械搅拌萃取塔。更常见的类型包括各种旋转叶轮塔，以及旋转盘接触器或者脉冲塔，例如往复板式塔。与静态萃取塔相反，搅拌萃取塔非常适合于具有中等至高界面张力的系统，且能够产生中等生产率。

　　[0008]尽管如此，来在搅拌萃取塔中提供正好合适量的混合是重要的。在萃取期间更高的搅拌(更多混合)使质量传递阻力最小，但是有助于形成小且难以沉淀的液滴或乳状液，且由此引起工艺中的夹带现象或“溢流现象”。在设计液-液萃取工艺时，通常目标在于来产生不稳定的分散，其在萃取期间提供合理高的界面面积用于良好的质量传递，且还是容易被打破的以允许在萃取之后的快速的液-液相分离。因此，在搅拌后不利的是随后需要非常长的沉淀时间以便于分离这些相。

　　[0009]从US 2,493, 265,US 2，850，362和WO 97/10886已知将搅拌器系统并入至被动的静态萃取塔以便于允许输入能量用于增加混合。此类的搅拌填料塔的特征在于一系列的多个交替的混合和减缓部段。混合部分具有搅拌器来促进液体之间的内在的平衡接触。减缓部段包含填料来停止液体的圆形运动以及来有助于其分离。尽管如此，根据现有技术的此类搅拌填料塔并不良好地适合于由于旋转叶轮所产生的高剪切速率而趋向于容易乳化的系统。特别地，交替的混合和减缓部段的使用意味着由减缓部段所分离的任何乳状液将仅仅由串联的随后混合部分重新产生。因此，乳状液由于高剪切速率将在塔的路径上的每个混合部分中逐渐积累。

　　[0010]额外的问题在于，萃取期间由于化学物质浓度变化，许多物理性质会显著变化。这些性质可包括界面张力、粘性和密度，且其强烈地影响质量传递以及由此影响萃取性能。特别地，这些性质中的改变对于特定系列的塔条件促进乳状液形成的问题。涉及高程度的质量传递的萃取工艺尤其容易受塔长度上的此类物理性质变化的影响。静态的(被动的)或搅拌的(主动的)萃取塔中的一种类型将不能够良好地处理此类系统和其性质变化。

　　[0011]在物理性质变化的此类情形中，可使用根据两种或多种不同塔的结合的设备。每个塔可具有不同的内部构件的设计和类型，用于在萃取的特别阶段处以最佳的方式使用特定的物理性质。然而，此类设备需要两个单独的塔壳，两组给料泵和两组处理控制器。过程流通过循序地经过至少这两个塔来被处理。根据单独的塔的结合的此类设备具有若干缺点，例如需要大量的辅助设备，例如泵和管道以及精细的处理工资装置，此外，在设备的各个塔中每个之间，类似分配器和/或收集器的内部构件和相分离将是必需的。

　　[0012]US 2，493，265,US 2，850, 362和WO 97/10886的最早所讨论的搅拌填料塔也不适合于涉及高质量传递和/或由于萃取工艺和萃取塔的过程中浓度变化产生的显著物理性质变化的萃取系统。所公开的塔是根据在塔长度上交替的混合和减缓部段的大致对称布置，然而在萃取过程中化学物质的种类浓度和物理性质是不对称的，且将沿着塔轴线增加或减小。因此，该公开的塔不能够利用对于在萃取过程的开始对于结束中特定的浓度和设定的物理性质的混合对于静态部分的特定适宜性的优势(例如在底部对于顶部，或者反之亦然，在大致垂直的塔的情形下)。

　　[0013]可替代地，结合的单级混合澄清槽的层叠的使用在萃取工艺中的使用是已知的，例如CN101219289(A)公开了用于高流速溶剂的萃取的此类系统。此类层叠系统在其中需要更高的萃取效率的情形中不是经济的，因为这样将需要大量的混合澄清器和，且大量的混合澄清器需要大量的投入以及占用空间或“占地面积”。此类层叠的额外的缺点是对于每个装置需要闭环控制。

　　[0014]US 2004/0222153 Al公开了萃取和反萃取的结合，其中在从水相给料流中回收1，3-丙二醇中，萃取器(例如混合澄清器)与反萃取器结合。然而，虽然此类系统液提供合适的质量传递效率且没有形成乳状液或夹带现象的趋势，但是其并未解决涉及物理性质显著变化的系统的液体萃取系统的问题。相反地，US ‘153 Al的系统解决了在二醇在第一阶段中从水相流萃取至溶剂之后如何通过反萃取从溶剂回收二醇的问题。由此，在US ‘153 Al中的至萃取器和反萃取器的流的流动模式完全不同于在多级萃取系统中的那些。

　　[0015]另一个可替代选择是使用离心萃取器，例如在US 1，105,954或US 2，670，850中所公开的。然而，此类离心机器本质上在投入和操作两方面是昂贵的。此外，其是复杂的机器，以及其告诉旋转需要专门的机械装置且需要承担安全和噪音隐患。

　　[0016]总之，将需要来具有比现有技术的那些液-液萃取系统更适合于涉及物理性质显著变化的液体萃取系统，且同时仍然提供足够的质量传递效率，且没有来形成乳状液或夹带现象的趋势，以及也不需要大投入、复杂的工艺控制和广泛的占地面积。

　　[0017]本领域的这种状态出发，本发明的目的在于提供简化的逆流液-液萃取系统，其没有前述的缺陷，尤其是缺乏足够的质量传递效率和/或形成乳状物的趋势，尤其当在萃取过程中运用涉及高质量传递和/或在物理性质中有显著变化的系统时。本发明的进一步的目标包括提供用于使用所述系统的工艺，和在从有机流中移出芳香类化合物中，在精炼厂的油类流的处理中，或在具有至少两个不同粘性、相似密度或低界面张力的给料流的液-液萃取过程中所述系统或工艺的用途。

　　[0018]根据本发明，这些目的通过适用于在其中具有两种或更多种液体的流的液-液萃取系统来实现，所述系统包括:

　　(i)混合澄清器子系统，其包括:串联连接的一个或更多个混合澄清器，用于第一液体给料流的第一入口，用于第二液体给料流的第二入口，用于第一产品流的第一出口，用于第一副产品流的第二出口，

　　(ii)逆流液-液萃取塔，且其在一个公用容器内包括:用于第三液体给料流的第一入口，用于第四液体给料流的第二入口，用于第二产品流的第一出口，用于第二副产品流的第二出口，或者混合部分包括搅拌装置和/或静态部分包括内部构件，其中，所述混合澄清器子系统的所述第一出口与塔的所述第一入口流体连通，以及所述混合澄清器子系统的所述第二入口与所述逆流液-液萃取塔的所述第二入口流体连通。

　　[0019]根据本发明，这些另外的目标首先通过逆流液-液萃取工艺来实现，其中对于所述系统，第一液体给料流借助于所述第一入口给料，以及第二液体给料流借助于所述第二入口给料，在所述混合澄清器子系统内在第一液体给料流与第二液体给料流之间发生液-液接触，以形成第一产品流和第一副产品流，以及所形成的第一产品流借助于所述第一出口移走，以及所形成的副产品流借助于所述第二出口移走，所述第一产品流作为第三液体给料流借助于所述塔的所述第一入口给料至所述塔，以及第四液体给料流借助于所述塔的所述第二入口给料，在所述塔内在第三给料流与第四给料流之间发生液-液接触，以形成第二产品流和第二副产品流，以及所述第二产品流借助于所述塔的所述第一出口移走

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