箱式萃取槽设计

1、箱式萃取槽设计1、水相封板高度与水相调节管长度h有相口高度 2h2Ho 水相口高度h1、 h2水相、有相高度 h/2 1水相比重hOh 2有相比重* 理想状态： 1h1水相 0.4h，有相 0.6h按压力平衡得： 1 hohh2 122h ( 12 )2求解得： ho1一些基本参数：（1）几种有机物及物料比重物料名称P507HAN235ROH比重（ kg/L ）0.950.96630.81530.8339物料名称煤油纯水盐酸（ 10N）液碱（ 10N）比重（ kg/L ）0.811.171.33（2）几种有机相配比有机相名称配比负载 REmol/LP507 有机相1.5mol/LP507煤油（

2、即 50%P50750%煤油）0.18HA 有机相0.75mol/L 18%ROH煤油（即 25%HA ）0.2N235 有机相20%N23520%ROH煤油/（3）几种溶液比重计算（不考虑溶质体积变化）空白 P507 有机相0.5× 0.95+0.5× 0.8=0.875 （kg/L ）空白 HA 有机相0.25×0.9663+0.18×0.8339+0.57×0.8=0.848 （ kg/L）空白 N235 有机相0.20×0.8153+0.2× 0.8339+0.6×0.8=0.81 （ kg/L） 5.5N

3、 盐酸5.5× 36.5+950=1150 g/L （1.15 kg/L）1.157×5.5÷10+4.5÷10=1136.4 g/L （ 1.136 kg/L）料液（水相稀土浓度CRE1.5mol/L ，平均分子量 158）1000+1.5×158=1237 g/L （1.237 kg/L）料液（水相稀土浓度CRE1.5mol/L ，平均分子量 158，料液酸度 H +=1N ）1000+1.5×158+1×36.5=1273.5 g/L （1.2735 kg/L）P507 负载有机相（负载CRE0.18mol/L ，平均

4、分子量 158）0.875×1000+0.18×158=903.44 g/L （ 0.9034 kg/L）HA 负载有机相（负载CRE0.2mol/L ，平均分子量 158）0.848×1000+0.2× 158=879.6 g/L （0.8796 kg/L）（4）水相封板高度按最低极限位置计算。水相封板高度的最低位置： 水相为含酸稀土料液与有机相为空白有机相时。h (12 )h (水相空白有机 )22h最低1水相（4）水相调节管长度按水相封板高度的最高和最低极限位置之差计算。水相封板高度的最高位置：水相为纯水与有机相为满负载有机相时。h ( 12 )h

5、 (纯水负载有机 )h22h最高(1 负载有机 )1纯水2水相调节管长度： H= h最高h最低2、混合室高宽比混合室高度与混合室宽度的比例参考下表：规格（升）9005003002008050比值1.1571.1671.1671.1661.1711.175采用矮胖型优点：搅拌桨抽力（功率）稍小时亦能抽过；搅拌混合好，混合室上面不出现澄清现象；澄清室路径长，有利于混合相澄清。3、搅拌桨搅拌桨均采用涡轮桨， 桨叶直径为混合室宽度的比例、 桨叶高度（包括上下板）为桨叶直径的比例按下表选取。规格（升）900500300200805030直径比值0.350.370.380.390.420.450.5高度比

6、值0.420.440.450.480.50.510.534、导流孔导流孔直径按下表选取。规格（升）900500300200805030直径1601501401208075655、潜室高度潜室高度与混合室高度的比例参考下表选取。规格（升）900500300200805030比例0.1050.110.1220.1250.140.1450.156、其它混合室堰板高度比有相口高度高出 10mm，以防止停机时澄清室有机相倒流（灌）进混合室，造成槽体有水比例混乱；有机相口至槽顶高度： 300L 以上萃取槽取 18cm，小于 300L 萃取槽取15cm；地面至萃取槽顶盖高度宜选取在 1250mm。搅拌桨转速

7、为245260rpm 之间，过快功率消耗大、噪声大、轴承寿命短；过慢抽力小、流通堵塞、混合效果差。水相调节管：为了统一规格，水相调节管按萃取槽大小规格采用如下尺寸：槽别900L500L-800L100L-500L100L 下直径 M-6hM110× 2M90×2M75×2M50×2长度 b（mm）120120100100水相封板（mm） 200× 160150× 130150× 120110×90水相口与有相口为了统一规格，水相口与有相口截面长宽按萃取槽大小规格采用如下尺寸：槽别900L500L-800L100L-

8、500L100L 下水相口 mm200×70150×60150×50110×40有相口 mm200×90150×80150×60110×50传动装置：考虑原则： B 型三角皮带长度不超过2500mm，A 型三角皮带长度不超过2000mm，否则容易变长失效。450L 以上萃取槽采用单级传动，200L 以下萃取槽采用一拖十传动，两者之间的萃取槽用一拖二传动。单级传动和一拖二传动均采用2型三角皮带（电机传动仍采用2 根 A根 A 型三角皮带，一拖十传动采用型三角皮带）。1 根B轴承座：200L 以上萃取槽采用 CKS20

9、7，200L 以下萃取槽采用采用 CKS206。电动机采用 Y 系列 6 极电机，功率配置约为混合室体积（ M 3）的 1.1 倍，环烷酸体系较粘稠，功率按 1.2 倍配置，功率配置过大造成无功损耗大，需加大电容补偿投入。传动架：采用门架式，支脚距离宜 3.5 米至 4 米之间， 350L 以下萃取槽采用 14#厚装槽钢与 5#角钢， 350L 以上萃取槽采用 18#厚装槽钢与 7#角钢，角钢宜放置总高 1/3 处即离地 400500mm 处。传动架槽钢底离萃取槽顶盖距离200mm。当 Vs 与 Vw 或 V 反 的流比太悬殊（ 101）时，在洗涤段或反萃段应采用水相带内循环装置的半逆流萃取槽

10、，以加大有水混合接触效果。重稀土分离部分的萃取槽应采用双搅拌装置的萃取槽，以增加搅拌反应平衡时间，提高分离效果。混合澄清器的选择与设计图 3-3混合 - 澄清萃取槽结构示意图1.搅拌浆 ;2. 混合相口 ;3. 水相调节管 ;4.有机相堰 ;5.水相口 ;6.两相口 ;7. 潜室 ;8.有机相口全年生产时间为 300 天； 24 小时连续作业；设备利用系数为0.8。通常，混合澄清室是根据特定的工艺要求而设计，在特定的工艺中应用成功后，再推广应用其他相应的领域。对所有溶剂萃取过程都适用，且技术、经济上都最为理想的萃取器， 实际上是不存在的。 因此，混合澄清器的选择与设计必须因对象制宜，主要是根据

11、萃取体系的特性，同时要考虑一下因素：1. 所选的混合澄清器的适用范围和操作性能如萃取效率，处理能力，适应性和运行稳定性等。2. 技术经济指标。如动力消耗，溶剂夹带损失，溶液积存量，加工与维修难易等。3. 使用这种混合澄清器的经验。进行混合澄清器工艺设计的基本参数有：两相流量，两相在混合室的接触相比，两相在混合式的表观接触时间和混合相在澄清室的相分离时间，两相的密度与粘度等。混合澄清器的设计大致包括三个方面：混合室有效体积和结构尺寸的确定；澄清室有效体积和结构尺寸的确定；各相口及各板位置和结构尺寸的确定。计算的主要项目如下：1.混合室有效体积及其边长混合室的大小是根据所要求的生产能力和为达到一定

12、的级效率所需要的两相接触时间来确定的。具体计算公式如下：（1）混合室有效体积：Vmm(VFVSVW )t（3-60）上式中t 两相在混合室的表观停留时间，h(min)m 体积校正系数，一般取m = 1.1t 两相混合时间，一般取m = 4（2）混合室边长当混合室有效体积确定之后，方形混合室的边长：B 3 Vm / K（3-61）式中B方该混合室的边长， m(cm)m混合室的有效体积，33)Vm (cmK混合室的有效高度与边长之比，一般取1.12.澄清室边长L = 2.5B（3-62）混合室高度有效高度：H1.1B潜室高度 = 0.1H澄清室有效高度 =混合室有效高度 H+潜室高度混合澄清器空高 =澄清室高度0.33.相口计算前述的五种混合澄清器的结构及搅拌器各不相同，专用的计算公式未公开报道。下面介绍箱式澄清器的主要相口计算公式及其经验公式。（1）混合相出口（兼作有机相回流口）假定混合相出口为简单的锐孔，便可应用伯努利方程式求出相口的截面积：Qfm 2gH（3-63）式中f相口截面积， m2(cm2)；Q料液体积、有机相体积和洗涤剂体积m流量系数，一般取0.6；g重力加速度， m/s2(cm/s2)H出口两边液体的压头差，一般取0.005m（2）重相入口假定重相入口为简单的