,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Tianjin University,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Tianjin University,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Tianjin University,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Tianjin University,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Tianjin University,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Tianjin University,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Tianjin University,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Tianjin University,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Tianjin University,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Tianjin University,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Tianjin University,*,单击此处编辑母版标题样式,*,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,液液萃取塔设计计算报 告 人：鞠 吉,Tianjin University,主要内容,填料萃取塔设计计算,1,筛板萃取塔设计计算,2,Tianjin University主要内容填料萃取塔设,Tianjin University,一、填料萃取塔设计计算,体系物性、分离要求,有效填料层高度,H,T,=HTU,oxp,N,oxp,特性速度,u,0,液泛速率,u,cf,、,u,df,表观流速,u,c,、,u,d,塔径,D,T,液滴平均直径,d,vs,计算,k,c,、,k,d,、,K,oc,计算,HTU,ox,计算,E,c,、,E,d,计算,HTU,oxd,HTU,oxp,=HTU,ox,+HTU,oxd,填料选型,Tianjin University一、填料萃取塔设计计,Tianjin University,一、填料萃取塔设计计算,分散相连续相的选择,选择体积流率大的一相作为分散相,选择不易润湿填料表面的液相作为分散相,瓷质填料易被水溶液优先润湿,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,水醋酸仲丁酯,水相,油相,分散相,连续相,填料的选择,所用填料材料应被连续相优先润湿,选择溶解吸收溶质能力强的为分散相,轻液,轻液,重液,重液,液液相界面,填料,填料参数：空隙率,（,m,3,/m,3,）、堆积密度（,kg/m,3,）,比表面积,a,（,m,2,/m,3,）,Tianjin University一、填料萃取塔设计计,一、,填料萃取塔设计计算,液泛速度的计算,特性速度法,特性速度,u,0,：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。,滑动速度,Laddha,法（,1983,）,无传质，,C=0.683,dc,，,C=0.820,cd,C=0.637,主要用于乱堆填料和分,散相存留分数小于15%的情,况。无界面张力参数。,一、填料萃取塔设计计算液泛速度的计算特性速度法特性速度u0,Tianjin University,一、,填料萃取塔设计计算,液泛速度的计算,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,8.944.8N/m,所用填料,12.7mm38mm,的石墨或陶瓷的拉西环和鲍尔鞍等，,填料空隙率,为,0.50.74,。,Kummar-Hartland,法（,1989,）,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,Tianjin University,一、填料萃取塔设计计算,操作流速的确定,塔径的确定,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,Tianjin University一、填料萃取塔设计计,Tianjin University,一、填料萃取塔设计计算,液滴平均直径,d,vs,Laddha,法,无传质或,cd =1.0,dc =1.4,化工手册,对标准的工业填料，液液萃取,临界填料尺寸,d,FC,，,填料的直径大于,d,FC,时,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,Seibert,法,分散相存留分数的计算,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,u,c,、,u,d,及特性,速度,u,0,，通过试差法求之,Tianjin University一、填料萃取塔设计计,Tianjin University,一、填料萃取塔设计计算,计算,k,c,、,k,d,、,K,oc,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：,Seibert,法,计算液滴内分传质系数,k,d,时，引入判据,当6时，应用Handlos和Baron的湍流内循环模型,当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,计算滴外分传质系数,k,c,时,Tianjin University一、填料萃取塔设计计,一、填料萃取塔设计计算,计算,k,c,、,k,d,、,K,oc,两相传质比表面积：,真实传质单元高度：,考虑轴向扩散系数,塔径大，轴向反混的影响不容忽视时,计算连续相轴向扩散系数,E,c,计算分散相轴向扩散系数,E,d,计算分散单元高度,H,oxd,表观传质单元高度,HTU,oxp,有效塔高,H,T,一、填料萃取塔设计计算计算kc、kd、Koc两相传质比表面积,Tianjin University,二、筛板萃取塔设计计算,轻液分散的筛板萃取塔,轻液向上流,相界面,轻液,筛板,降液管,重液向下流,挡板,分散的轻液,轻液向上流,相界面,重相液滴,筛板,升液管,重液向下流,挡板,重液,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：,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；,两相在板间分层明显，而且要有一定高度的分散相累积层。,Tianjin University二、筛板萃取塔设计计,二、筛板萃取塔设计计算,操作流速的确定,一般认为当分散相滞存率达到,20%,时将会出现液泛，因此取液泛时滞存率,Prabhu,法,总结了七种不同体系得到规律,孔径小于,2.5mm,时，特性速度,u,0,与孔径成正比,孔径大于,2.5mm,时，特性速度,u,0,随孔径变化不大，趋于一个常数,特性速度法,直接计算法（经验关联式）,柱结构参数和体系物性参数，大量实验数据回归关联式,Rocha,法,上限液泛速度,二、筛板萃取塔设计计算操作流速的确定一般认为当分散相滞存率达,Tianjin University,二、筛板萃取塔设计计算,操作流速的确定,下限,保证筛板上所有筛孔都能均匀的流出液体,分散相通过筛孔的速度达到最低喷口速度,U,j,很多研究者测定和关联了,U,j,，,具有代表性的关联式是,Ruff,关联式：,判断小孔或大孔筛板,大孔筛板，反之小孔筛板,对于小孔筛板：,对于大孔筛板：,U,j,即为分散相的最低过孔速度，可根据开孔率,计算出最小分散相表观速度,Tianjin University二、筛板萃取塔设计计,Tianjin University,二、筛板萃取塔设计计算,筛孔直径,d,N,的选择,通常筛孔直径为3-6mm，对界面张力高的物系选最小孔径3mm，如物系含有,少量固体悬浮物或粘度较高，筛孔可选4-6mm。,分散相过孔流速,v,0,一般在,10-30cm/s,，最适宜孔速最好由实验决定，或由下式估算：,开孔数,开孔区面积,F,1,筛孔通常按正三角形排列，孔中心距,t,为孔直径,d,N,的,3-4,倍,一般开孔区面积约占总板面积的55-60%，开孔率为15-25%,筛板,开孔区,降液区,无孔区,Tianjin University二、筛板萃取塔设计计,Tianjin University,二、筛板萃取塔设计计算,塔径的确定,降液区面积,F,2,连续相在降液管的流速，可以通过所容许带走的最大液滴直径（一般取0.8mm）求得。,据,Stokes,式，直径为,d,pm,=0.8mm,的分散相液滴在连续相中的沉降速度,为使大于,d,pm,的液滴不被连续相带走，连续相在降液管中的流 速,v,dc,不得大于分散相液滴在降液管中的沉降速度,v,，即,v,dc,v,为使上升的分散相液滴不进入降液管，开孔区与降液管之间应有一定的空隙,L,一般可取,30mm,左右。,为支撑和固定筛