1.分散相的选择
在萃取设备中,为了使两相密切接触,其中一相充满设备中的主要空间,并呈连续流动,称为连续相。另一相以液滴的形式,分散在连续相中,称为分散相。哪一相作为相对设备的操作性能、传质效果有显著的影响。分散相的选择可通过小试或中试确定,也可根据以下几方面考虑。
(1)为了增加相际接触面积,一般将流量大的一相作为分散相;但如果两相的流量相差很大,并且所选用的萃取设备具有较大的轴向混合现象,此时应将流量小的一相作为分散相,以减小轴向混合。
(2)应充分考虑界面张力变化对传质面积的影响,对于>0系统,即系统的界面张力随溶质浓度增加而增加的系统;当溶质从液滴向连续相传递时,液滴的稳定性较差,容易破碎,而液膜的稳定性较好,液滴不易合并,所以形成的液滴平均直径较小,相际接触表面较大;当溶质从连续相向液滴传递时,情况刚好相反。在设计液-液传质设备时,根据系统性质正确选择作为分散相的液体,可在同样条件下获得较大的相际传质表面积,强化传质进程。
(3)对于某些萃取设备,如填料塔和筛板塔等,连续相优先润湿填料或筛板是相当重要的。此时,宜将不易润湿填料或筛板的一相作为分散相。
(4)分散相液滴连续相中的沉降速度,与连续相的黏度有很大的关系。为了减小塔径,提高二相分离的效果,应将黏度大的一相作为分散相。
(5)此外,从成本、安全考虑,应将成本高的、易燃、易爆物料作为分散相。
2.液滴的分散(www.xing528.com)
为了使其中一相作为分散相,必须将其分散为液滴的形式,一相液体的分散,亦即液滴的形成,必须使液滴有一个适当的大小。因为液滴的尺寸不仅关系到相际接触面积,而且影响传质系数和塔的流通量。
较小的液滴,固然相际接触面积较大,有利于传质;但是过小的液滴,其内循环消失,液滴的行为趋于固体球,传质系数下降,对传质不利。所以,液滴尺寸对传质的影响必须同时考虑这两方面的因素。
此外,萃取塔内连续相所允许的极限速度(泛点速度)与液滴的运动速度有关,而液滴的运动速度与液滴的尺寸有关。一般较大的液滴,其泛点速度较高,萃取塔允许有较大流通量;相反,较小的液滴,其泛点速度较低,萃取塔允许的流通量也较低。
液滴的分散可以通过以下几个途径实现:①借助喷嘴或孔板,如喷塔和筛孔塔。②借助塔内的填料,如填料塔。③借助外加能量,如转盘塔、振动塔、脉动塔、离心萃取器等。液滴的尺寸除与物性有关外,主要决定于外加能量的大小。
3.萃取塔的操作
萃取塔在开车时,应首先将连续相注满塔中,然后开启分散相,分散相必须经凝聚后才能自塔内排出。因此当轻相作为分散相时,应使分散相不断在塔顶分层凝聚,当两相界面维持适当的高度后再开启分散相出口阀门,并停靠重相出口的口形管自动调节界面高度。当重相作为分散相时,则分散相不断在塔的分层段凝聚,两相界面应维持在塔底分层段的某一位置上。
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