脉冲萃取塔

脉冲萃取塔
萃取塔
• 萃取塔是石油炼制、化学工业和环境保护等 部门广泛应用的一种液-液传质设备，具有 结构简单、便于安装和制造等特点。
液液萃取
• 在液-液传质系统中，两 相间的重度差较小，界 面张力差也不大，导致 推动相际传质的惯性力 较小，已分层的两相分 层分离能力也不高。为 了提高液相传质设备的 效率，常常补给外加能 量，如搅拌、脉冲、振 动等。
脉冲萃取塔分类
• 一、脉冲筛板萃取塔 • 二、脉冲填料萃取塔
脉冲筛板萃取塔
• 脉动筛板塔指由于外力作用使液体在塔内产 生脉冲运动的塔，轻、重液相皆可穿过塔内 筛板呈逆流接触，分散相在筛板之间不凝聚 分层。周期性的脉动在塔底由往复泵造成。 筛板塔内加入脉动，可以增加相际接触面积 及其湍动程度，故传质效率大为提高。脉动 筛板的效率与脉动的振幅和频率有密切关系， 若脉动过分激烈，会导致严重的轴向混合， 传质效率反而降低。
液液萃取
以机械搅拌萃取柱或脉冲萃取柱为例，外界输入能量虽有粉碎 液滴和强化传质的作用，但是当搅拌过度时，也会使返混（狭 义地说，返混专指物料逆流动方向的流动和混合）加剧。返混 对萃取柱的性能产生极为不利的情况，不仅降低了传质推动力， 而且限制了萃取柱的处理能力。由于液液萃取过程中两相密度 差小，黏度大，因此返混对萃取设备的不利影响比对精馏、吸 收等气液传质设备严重得多。有学者指出，对于一些大型搅拌 萃取塔，可能有90％的塔高是用来补偿返混的不利影响的。如 果不考虑纵向混合，就无法可靠地进行萃取柱的放大设计，但 考虑纵向混合的萃取塔设计方法则复杂且有局限性。因此，很 多工业萃取设备设计不尽合理，效率不高，有待改进。
轻重两相的流量
• 分散相的存留分数随着分散相和连续相流速 的增加而增大。这是由于分散相流速增大引 起塔内滞留的液滴群数量增加，而连续相流 速的增加使分散相液滴群在塔内的滞留时间 增长，两者都存留分数增大。但实验表明， 连续相流速对存留分数的影响没有分散相流 速显著。
脉冲强度
• 强度对脉冲填料塔的存留分数具有显著的影 响。存留分数随着脉冲强度的增加而增大， 产生这种现象主要是由于随着脉冲强度的增 加，输人能量增加，液滴群与填料发生碰撞 和破碎的几率增大，液滴平均直径明显减小， 液滴群在塔内的停留时间增长，从而引起存 留分数增大。
脉冲填料萃取塔
• 塔内填料的作用可以使分散相液滴不断破碎 与聚合，以使液滴的表面不断更新，还可以 减少连续相的轴向混合。 • 影响脉冲填料萃取塔分离效率的因素主要有 • a填料的种类 • b轻重两相的流量 • c脉冲强度
ຫໍສະໝຸດ Baidu料的种类
• 有拉西环(工业上最早使用的一种人造填 料。通常用陶瓷或金属片做成，其高度与 直径相等，在强度许可的情况下，环的壁 应尽量减薄。传质性能不理想，结构简单， 制造容易，价格较低。）、Intalox填料、 CMR、QH-1型扁环。以QH-1型扁环、陶 瓷拉西环和不锈钢拉西环为例。存留分数 与填料类型的关系如图3所示。由于不同 填料在结构、比表面积、空隙率等方面存 在差异，它们与液滴群的相互作用不同， 对液滴群的破碎和聚并程度不同，使得相 同脉冲条件下液滴的平均直径不同，从而 造成装填不同填料的脉冲填料塔的存留分 数存在较大差别。
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脉冲萃取塔优点
• 可以根据分离对象和要求选择适当的萃取剂和 流程，具有选择性高、分离效果好、易于实现 大规模连续生产和适应性强等优点。 • 脉冲筛板塔传质效率高，处理能力大，而且结 构简单，塔内无运动部件，工作可靠。在处理 放射性物料和强腐蚀性物料时，脉冲筛板塔比 其他机械搅拌萃取塔具有明显的优点。
脉冲筛板萃取塔
• 传质单元高度是在逆流操 作的微分接触传质设备中， 使浓度变化达到传质单元 数为 1所需的设备接触传 质段高度。
脉冲筛板萃取塔
• 分散板不被分散相液滴浸润，而聚集板可以 被分散相液滴授润。所以当液滴通过聚集板 时，会聚集成较大的液漓，而当液滴通过分 散板时，会破碎成较小的液滴。因此液滴在 塔内运动的过程中不断地破碎、聚集，产生 了比较明显的表面更新效应。
填料的种类
• 对于陶瓷拉西环来说，它的空隙率最低，在 相同的脉冲条件下，液滴直径最小，存留分 数最大。虽然QH一1型扁环与不锈钢拉西环 的空隙率大致相同，但QH一1型扁环的独特 结构使液滴群易于发生破碎和聚并，液滴平 均直径适中;而不锈钢拉西环对液滴群的破 碎作用较小，液滴平均直径较大。因此不锈 钢拉西环的存留分数小于QH一1型扁环。