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1、液—液萃取設(shè)備的特點(diǎn)

液—液相傳質(zhì)過程和氣-液相傳質(zhì)均屬于相間傳質(zhì)過程，因此這兩類傳質(zhì)過程有相似之處，但也有差別。在液—液系統(tǒng)中，兩相間的密度差較小，界面張力也不大，所以從過程進(jìn)行的流體力學(xué)條件看，在液—液相的接觸過程中，能用于強(qiáng)化過程的慣性力不大，同時(shí)已分散的兩相，分層能力也不高。因此氣液接觸效率較高的設(shè)備，用于液—液接觸就顯得效率不高。為了提高液相傳質(zhì)設(shè)備的效率，常常補(bǔ)給能量，如攪拌、脈沖振動(dòng)等，為使得兩相逆流和兩相分離，需要分層段，以保證足夠的停留時(shí)間，讓分散的液相凝聚，實(shí)現(xiàn)兩相的分離。

2、液—液萃取塔的操作

2.1分散相的選擇

在萃取塔中，為了使兩相密切接觸，其中一相充滿設(shè)備中的主要空間，連續(xù)流動(dòng)，稱為連續(xù)相；另一相以液滴的形式，分散在連續(xù)相中，稱為分散相。哪一相作為分散相對(duì)設(shè)備的操作性能、傳質(zhì)效果有顯著影響。分散相的選擇可通過小試或中試確定，也可根據(jù)以下幾個(gè)方面考慮。

為了增加相際接觸面積，一般將流量大的一相作為分散相；但如果兩相的流量相差很大，并且所選的萃取設(shè)備具有較大的軸向混合現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)將流量小的一相作為分散相，以減少軸向混合。

應(yīng)充分考慮界面張力變化對(duì)傳質(zhì)面積的影響，對(duì)于的系統(tǒng)，即系統(tǒng)的界面張力隨溶質(zhì)濃度增加而增加的系統(tǒng)，當(dāng)溶質(zhì)從液滴向連續(xù)相傳遞時(shí)，液滴的穩(wěn)定性較差，容易破碎，而液膜的穩(wěn)定性較好，液液不易合并，所以形成的液滴平均直徑較小，相際接觸面積較大；當(dāng)溶質(zhì)從連續(xù)相向液滴傳遞時(shí)，情況剛好相反。在設(shè)計(jì)液液傳質(zhì)設(shè)備時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)性質(zhì)正確選擇作為分散相的液體，可在同樣條件下獲得較大的相際傳質(zhì)表面積，強(qiáng)化傳質(zhì)過程。

對(duì)于某些萃取設(shè)備，如填料塔和篩板塔等，連續(xù)相優(yōu)先潤(rùn)濕填料或篩板是相當(dāng)重要的。此時(shí)，宜將不易潤(rùn)濕填料或篩板的一相作為分散相。

分散相液滴在連續(xù)相中的沉降速度，與連續(xù)相的粘度有很大關(guān)系。為了減小塔徑，提高兩相分離效果，應(yīng)將粘度大的一相作為分散相。

此外從成本、安全考慮，應(yīng)將成本高的、易爆物料作為分散相。

2.2液滴分散

為了使一相作為分散相，必須將其分散為液滴形式。一相液體的分散，亦即液滴的形式，必須使液滴有一個(gè)適當(dāng)?shù)拇笮?。因?yàn)橐旱蔚某叽绮粌H關(guān)系到相際接觸面積，而且影響傳質(zhì)系數(shù)和塔的流通量。

較小的液滴，固然相際接觸面積較大，有利于傳質(zhì)；但是過小的液滴，其內(nèi)循環(huán)消失，液滴的行為趨于固體球，傳質(zhì)系數(shù)下降，對(duì)傳質(zhì)不利。所以，液滴尺寸對(duì)傳質(zhì)的影響必須同時(shí)考慮這兩方面的因素。

此外，萃取塔內(nèi)連續(xù)相所允許的極限速度（泛點(diǎn)速度）與液滴的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。而液滴的運(yùn)動(dòng)速度與液滴的尺寸有關(guān)。一般較大的液滴，其泛點(diǎn)的速度較高，萃取塔允許有較大的流通量；相反，較小的液滴，其泛點(diǎn)氣速較低，萃取塔允許的流通量也較小。

液滴的分散可以通過振動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。液滴尺寸除與物性有關(guān)外，主要決定于外加能量的大小。

2.3萃取塔的操作

萃取塔在開車時(shí)，應(yīng)首先將連續(xù)相注滿塔中，然后開啟分散相，分散相必須經(jīng)凝聚后才能自塔內(nèi)排出。因此輕相作為分散相時(shí)，應(yīng)使分散相不斷在塔頂分層凝聚，當(dāng)兩相界面維持適當(dāng)高度后，再開啟分散相出口閥門，并依靠重相出口的U形管自動(dòng)調(diào)節(jié)界面高度。當(dāng)重相作為分散相不斷在塔底分層凝聚，兩相界面應(yīng)維持在塔底分層段的某一位置上。

3、液—液相傳質(zhì)設(shè)備內(nèi)的傳質(zhì)。

與精餾、吸收過程類似，由于過程的復(fù)雜性，萃取過程也被分解為理論級(jí)和級(jí)效率，或傳質(zhì)單元數(shù)和傳質(zhì)單元高度，對(duì)于轉(zhuǎn)盤塔、振動(dòng)塔這類微分接觸的萃取塔，一般采用傳質(zhì)單元數(shù)和傳質(zhì)單元高度來處理。

3.1萃取單元數(shù)表示過程分離難易的程度。對(duì)于稀溶液，傳質(zhì)單元數(shù)可近似用下式表示：

式中：，萃取相為基準(zhǔn)的總傳質(zhì)單元數(shù)

、，分別表示進(jìn)塔原料液和出塔的萃余相濃度，以wt%表示

傳質(zhì)單元高度表示設(shè)備傳質(zhì)性能的好壞，可由下式表示

式中：，以萃取相為基準(zhǔn)的傳質(zhì)單元高度，m

H ，萃取塔的有效接觸高度，m

已知塔高H和傳質(zhì)單元數(shù)，可由上式得的數(shù)值。反映萃取設(shè)備傳質(zhì)性能的好壞，越大，設(shè)備效果越低。影響萃取設(shè)備傳質(zhì)性能的因素很多，主要有設(shè)備結(jié)構(gòu)、兩相物性、操作條件以及外加能量的形式和大小等因素。

3.2萃取效率的計(jì)算

定義萃取效率

由于隨著操作條件（如振動(dòng)頻率h等）而改變，故可求出η-h的關(guān)系，并由此測(cè)得本實(shí)驗(yàn)中萃取最佳效率點(diǎn)η_0pt,及相應(yīng)工況下的最大能量或液泛速度。

4、外加能量的問題

液液傳質(zhì)設(shè)備引入外界能量促進(jìn)液體分散，改善兩相流動(dòng)條件，這些均有利于傳質(zhì)，從而提高萃取效率，降低萃取過程的傳質(zhì)單元高度，但應(yīng)該注意，過度的外加能量將大大增加設(shè)備內(nèi)的軸向混合，減小過程的推動(dòng)力。此外過度分散的液滴，將削弱滴內(nèi)循環(huán)。這些均是外加能量帶來的不利因素。權(quán)衡利弊，外加能量應(yīng)適度，對(duì)于某一具體萃取過程，一般應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)尋找合適的能量輸入量。

5、液泛

在連續(xù)逆流萃取操作中，萃取塔的能量（又稱負(fù)荷）取決于連續(xù)相容許的線速度，其上限為最小的分散相液滴處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的連續(xù)相流率。這時(shí)塔剛處于液泛點(diǎn)（即為液泛速度）。在實(shí)驗(yàn)操作中，連續(xù)相的流速應(yīng)在液泛速度下。為此需要有可靠的液泛數(shù)據(jù)，一般這是在中試設(shè)備中用實(shí)際物料實(shí)驗(yàn)測(cè)得的。