萃取槽通常由混合室和澄清室兩部分組成,屬于逐級接觸式液液傳質設備。混合室中裝有攪拌器,用以促進液滴破碎和均勻混合。澄清室是腔體容積較大的空室,用以混合后的液液靜止分層。根據分離要求,萃取槽可單級使用,也可多級串聯逆流方式組合使用。其適于所有萃取過程,規模從實驗室至工程大型設備都可提供。
萃取槽工藝設計,除了確定最佳的槽體幾何尺寸外,幾乎所有問題可以歸結為一個攪拌器的設計問題。因為攪拌器是萃取槽的核心所在,一些萃取槽不能正常運轉,固體顆粒不能充分懸浮,反應效果不好,甚至在槽底不斷產生沉淀,最終不能繼續運轉;或者是攪拌器強度太大,產生料漿飛濺,功率消耗超過所配電動機或傳動裝置的能力,造成過載和浪費;也有不少萃取槽配用電動機功率太大,造成電機有效功率和功率因數大大下降。所有這些都是由于攪拌器設計不當(甚至沒有經過周密計算,存在著一定的盲目性)所致。
攪拌器是使液體、氣體介質強迫對流并均勻混合的器件。攪拌器的類型、尺寸及轉速,對攪拌功率在總體流動和湍流脈動之間的分配都有影響。一般說來,渦輪式攪拌器的功率分配對湍流脈動有利,而旋槳式攪拌器對總體流動有利。對于同一類型的攪拌器來說,在功率消耗相同的條件下,大直徑、低轉速的攪拌器,功率主要消耗于總體流動,有利于宏觀混合。小直徑、高轉速的攪拌器,功率主要消耗于湍流脈動,有利于微觀混合。攪拌器的放大是與工藝過程有關的復雜問題,至今只能通過逐級經驗放大,根據取得的放大判據,外推至工業規模。
攪拌器分類
旋槳式攪拌器、渦輪式攪拌器、槳式攪拌器、錨式攪拌器、螺帶式攪拌器、磁力攪拌器、磁力加熱攪拌器、折葉式攪拌器、變頻雙層攪拌器,和側入式攪拌器。
粘度
粘度是指流體對流動的阻抗能力,其定義為:液體以1cm/s的速度流動時,在每1cm2平面上所需剪應力的大小,稱為動力粘度,以Pa·s為單位。 粘度是流體的一種屬性。流體在管路中流動時,有層流、過渡流、湍流三種狀態,攪拌設備中同樣也存在這三種流動狀態,而決定這些狀態的主要參數之一就是流體的粘度。
在攪拌過程中,一般認為粘度小于5Pa/s的為低粘度流體,例如水、蓖麻油、飴糖、果醬、蜂蜜、潤滑油重油、低粘乳液等;5-50Pa/s的為中粘度流體,例如油墨、牙膏等;50-500Pa/s的為高粘度流體,例如口香糖、增塑溶膠、固體燃料等;大于500Pa/s的為特高粘流體例如:橡膠混合物、塑料熔體、有機硅等。對低粘度介質,用小直徑的高轉速的攪拌器就能帶動周圍的流體循環,并至遠處。而高粘度介質的流體則不然,需直接用攪拌器來推動。適用于低粘和中粘流體的葉輪有槳式、開啟渦輪式、推進式、長薄葉螺旋槳式、圓盤渦輪式、布魯馬金式、板框槳式、三葉后彎式、MIG式等。適用于高粘和特高粘流體的葉輪有螺帶式葉輪、螺桿式、錨式、框式、螺旋槳式等。有的流體粘度隨反應進行而變化,就需要用能適合寬粘度領域的葉輪,如泛能式葉輪等。
市面上常見的萃取槽攪拌器有兩種型式,即平槳式和渦輪式。有人認為渦輪式攪拌器可以獲得較高的攪拌強度,故常在較大型的萃取槽中采用它。其實兩者之間本無嚴格區別,漿式攪拌器在較高轉速下的性能就與渦輪攪拌器相仿,而且功率消耗較小,國外就有采用漿式攪拌器在大型萃取槽中實現每米8體積料漿消耗功率僅為0.49千瓦的事例。此外,漿式攪拌器的結構也較簡單,因此不論在中小型或是大型萃取槽中均可采用。
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