實驗離心萃取機在實驗室進行萃取體系的基本工藝和工程特性研究常用相界面固定(面積已知)的設(shè)備(如濕壁塔,Lewis池等)作傳質(zhì)實驗,但實際工業(yè)設(shè)備為追求較大的體積傳質(zhì)系數(shù)和萃取設(shè)備的高效率,都采用相界面不固定的裝置,將一相分散為細小的液滴(稱為分散相),盡可能均勻地分布在另一液相(稱為連續(xù)相)中。分散相通常選擇為體積流率大的一相,這樣若液滴尺寸相同,則可得到更大的接觸面積。但也應(yīng)對諸如傳質(zhì)方向、萃取體系的物性、設(shè)備特點、內(nèi)構(gòu)件表面的性質(zhì)等因素進行綜合考慮,使得分散相和連續(xù)相的選擇能更有利于通量、萃取速度和操作穩(wěn)定性等方面的綜合指標。可以采取措施實現(xiàn)輕相、重相或兩相皆成為分散相的方式操作。
通常我們把萃取設(shè)備中有效操作容積內(nèi)分散相多占的體積分數(shù)稱為分相相的滯存率。則連續(xù)相的滯存率為1-。滯存在有效容積內(nèi)的大部分液相在運動、參與傳質(zhì)操作,這部分滯存率成為操作滯存率。一笑部分分散相液體滯留在設(shè)備的死角不參加傳質(zhì),稱為靜滯存率。設(shè)計合理的萃取設(shè)備的靜滯存率很小,可以忽略,故一般所謂滯存率即等于操作滯存率。
利用重力場的塔式萃取設(shè)備內(nèi)的分散相滯存率可以根據(jù)Lapidus和Elgin的滑動速度概念和Pratt等的相對速度概念與兩相的流率相關(guān)聯(lián)。逆流萃取時,有:
式中Vs為兩相間滑動速度,Vk為特征速度,為萃取塔的空隙率。滑動速度不僅與體系的物性和分散相液滴的大小及分布有關(guān),而且也是滯存率的函數(shù)。在一定條件下,特征速度Vk僅是體系物性、攪拌強度和設(shè)備幾何尺寸的函數(shù),與滯存率無關(guān)。滑動速度不一定等于液滴在萃取設(shè)備內(nèi)的平均終端速度。對滯存率較低、分散相無明顯聚并得情形符合較好。
河南中合匯萃科技有限公司對于不同的萃取設(shè)備和萃取體系,已經(jīng)提出了許多特征速度的關(guān)聯(lián)式。可用來預(yù)測萃取塔中的值。
萃取設(shè)備多數(shù)選擇逆流操作,借助于兩相的密度差,在重力場或高速離心產(chǎn)生的超重力場作用下實現(xiàn)兩相的逆流流動。逆流塔式萃取設(shè)備的順利操作,取決于液滴在主相界面上的凝并能力,也與選擇的分散相和連續(xù)相的通量(等于表觀速度×塔界面積)有關(guān)。通量決定后,按公式應(yīng)解出一合理的值。這實際上是一相對另一相的總摩擦力不超過重力;否則塔不能順利操作,稱為液泛。
液泛現(xiàn)象決定了逆流萃取設(shè)備操作通量的極限,是生產(chǎn)操作和設(shè)計中的關(guān)鍵問題。對液泛問題大量的實驗研究已產(chǎn)生了各種類型設(shè)備中液泛速度的計算關(guān)聯(lián)式。一般設(shè)計時現(xiàn)根據(jù)工藝要求和熱力學條件確定流比R,從而計算出液泛滯存率在根據(jù)該設(shè)備液泛特征速度的關(guān)聯(lián)式,求出液泛速度Vdf,Vcf,這樣就可以求出塔的最小截面積。設(shè)備內(nèi)實際表現(xiàn)觀流速可取液泛速度50%~80%之間。
在攪拌槽中的穩(wěn)定操作要求不發(fā)生相逆轉(zhuǎn)。一般來說,相逆轉(zhuǎn)會限制萃取器的生產(chǎn)能力,因為相逆轉(zhuǎn)后過去的連續(xù)相現(xiàn)在為分散相,滯存率降低,因而界面面積會下降。在水-油型乳濁液中(油水分離-水為分散相),相分離比油-水型體系快,因為懸浮在油中的水滴凝并得速度高于油滴在水中凝并得速度。這對澄清器的設(shè)計時很重要的,體系成為水-油分散系時萃取器的通量將更大。攪拌槽型的萃取器順利操作也要求出口流中不夾帶另一相的液滴,若夾帶量過大且不斷增加,也稱為液泛。
文章來源于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán)請與管理員聯(lián)系立即刪除