液液萃取塔设计计算

udf 2u0df 2 (1 df )
况。无界面张力σ参数。
一、填料萃取塔设计计算
液泛速度的计算 ucf 、udf
②直接计算法（经验关联式）
Crawford-Wilke法（1951）
实验体系有汽油-水、四氯化碳-水、MIK-水等， 体系界面张力8.9~44.8N/m 所用填料12.7mm~38mm的石墨或陶瓷的拉西环和鲍尔鞍等， 填料空隙率为0.5~0.74。 Kummar-Hartland法（1989）
0.43

c c Dc
0.58
us
1 d
Seibert法
①计算液滴内分传质系数kd时，引入判据
Scd 0.5 / 1 d / c Scd d / d Dd
当Φ≤6时，应用Handlos和Baron的湍流内循环模型 kd 0.00375us / (1 d / c )
一、填料萃取塔设计计算
计算kc、kd、Koc
1 1 1 Koc kc mkd
两相传质比表面积： a 6d / d p
真实传质单元高度： Hox uc / Koca
考虑轴向扩散系数 塔径大，轴向反混的影响不容忽视时
①计算连续相轴向扩散系数Ec ②计算分散相轴向扩散系数Ed
③计算分散单元高度Hoxd
0
Laddha法（1983）
u0

C


ac 3 g
0.5
无传质，C=0.683 d→c，C=0.820 c→d,C=0.637
df 3
2 1 8 / LR
LR Qd Qc
ucf u0 (1 2df )(1 df )2
主要用于乱堆填料和分 散相存留分数小于15%的情
计算kc、kd、Koc
计算Ec、Ed
计算HTUox
计算HTUoxd
HTUoxp=HTUox+HTUoxd
有效填料层高度HT=HTUoxpNoxp
Tianjin University
一、填料萃取塔设计计算
分散相连续相的选择
①选择体积流率大的一相作为分散相 ②选择不易润湿填料表面的液相作为分散相 ③选择溶解吸收溶质能力强的为分散相


g
0.5
无传质或c→d η=1.0 d→c η=1.4
分散相存留分数的计算
Kumar法
根据体系物性、两相流速和填料特性对10种文献列举的数据进行关联， 在连续相浸润填料表面的情况下，可用其关联式。平均相对误差18.7%
Laddha法
如果液泛速度是通过特性速度计算的话，也可通过实际流速uc、ud及特性 速度u0，通过试差法求之
回归计算845个实验点，覆盖体系物性和填料种类很宽，绝大部分实验数据 为高、中界面张力体系用于低空隙率填料的数据，且为有机相分散，公式对填料 类型存在常数修正系数。
以上两种方法对于高空隙率新型填料用于低界面张力体系时，计算误差很大 Tianjin University
一、填料萃取塔设计计算
操作流速的确定 uc ? ucf
液液萃取塔设计计算
报 告 人：鞠 吉 指导老师：曾爱武
日 期：2013.09.23
主要内容
1 填料萃取塔设计计算 2 筛板萃取塔设计计算
Tianjin University
一、填料萃取塔设计计算
体系物性、分离要求 填料选型
特性速度u0 液泛速率ucf、udf 表观流速uc、ud
塔径DT
液滴平均直径dvs
表观传质单元高度HTUoxp
HTUoxp HTUox HTUoxd
有效塔高HT
HT HTUoxp gNTUoxp
NTUoxp
x0 xx
dx x x*
二、筛板萃取塔设计计算
重液向下流
分散的轻液
降液管 挡板
轻液向上流
轻液分散的筛板萃取塔
筛板 轻液 相界面
重液向下流 挡板
水相
油相
水—醋酸—仲丁酯
连续相
分散相
重液
轻液
液－液相 界面
填料的选择
所用填料材料应被连续相优先润湿
瓷质填料易被水溶液优先润湿
轻液
石墨和塑料填料易被大部分有机溶液优先润湿
金属填料两相均可能润湿，应由试验决定
填料参数：空隙率ε（m3/m3）、堆积密度（kg/m3） 比表面积a（m2/m3）
填料 重液
Tianjin University
ud ? udf
液泛速度准确计算比较困难，影响因素较多，一般推荐操作流速比较低 Perry化学工程手册推荐，操作流速应选在不大于50%的液泛速度值 一些高空隙率的新填料可以在较高负荷下比较稳定运行
塔径的确定
DT
Qc Qd 0.785(uc ud )
Tianjin University
一、填料萃取塔设计计算
液泛速度的计算 ucf 、udf
①特性速度法
特性速度u0：指当连续相流速等于零，分散相流速趋于零时，分散相液滴在操作
条件下的终端速度。
ud
d


uc
1d
=u 0
1 d
=us
滑动速度

uc
d
f


ud
d
f
一、填料萃取塔设计计算
液滴平均直径dvs
Seibert法
dp
=0.92


Vg
0.5


u 0d
ud

《化工手册》对标准的工业填料，液液萃取
临界填料尺寸dFC，填料的直径大于dFC时

0.5

d FC
=2.42

g

Laddha法
d3，2
=1.15
重液
筛板 重相液滴 相界面
升液管
轻液向上流
重液分散的筛板萃取塔
为保证筛板塔正常操作，应考虑以下几点： ① 分散相应均匀地通过全部筛孔，防止连续相短路而降低分离效率； ② 两相在板间分层明显，而且要有一定高度的分散相累积层。
当Φ＞6时，应用Laddha等的考虑液滴内循环和分子扩散相结合的模型
②计算滴外分传质系数kc时
kd 0.023us Scd 0.5
Shc 0.698Scc0.4 Rec0.5 1d
Rec dpusc / c
kc Shc Dc / d p
Ti


uc
1d
=u 0
1 d
=us
Tianjin University
一、填料萃取塔设计计算
计算kc、kd、Koc
对于乱堆填料，分散相存留分数小于15%的情况，可采用以下公式：
kd
=17.9
Dd dp


kc =0.725
d pus c c