混合澄清槽萃取过程的瞬态行为及瞬态数学模型

于 婷，何 辉，刘占元，张 岚，李 峥，赵皓贵，叶国安,*

1.中国原子能科学研究院 放射化学研究所，北京 102413 2.中国科学院 上海应用物理研究所 放射化学与工程技术部，上海 201800

萃取过程瞬态模型可反映萃取设备从启动到最终动态平衡，设备内两相液体流速、组成、组分浓度等的变化及分布。稳态模型则为设备达到动态平衡时组成、组分浓度的分布，稳态模型实质上是一种特殊情况的瞬态模型。混合澄清槽是核化工领域普遍采用的一类级式萃取设备，对其瞬态行为进行研究，建立瞬态数学模型，对混合澄清槽启动至萃取平衡以及停车过程等进行过程透视，可对实际操作过程进行优化，对于工艺运行过程有指导意义[1-2]。

混合澄清槽瞬态模型主要对设备内流体流动行为(物理模型)和萃取行为(化学模型)进行模拟[3]。模型按照模拟对象不同可以分为三类：流体力学行为模拟，萃取行为模拟，同时对流体力学行为和萃取行为进行模拟。兼顾流体力学行为和萃取行为的瞬态模拟因数学模型复杂、难以求解的问题，模拟效果并不理想。流体力学行为瞬态模型多借助商用流体力学软件，对设备内两相流体在物理搅动下的混合、分散、聚合以及分相等行为进行模拟，对此过程建模无需考虑传质行为，流体力学行为最终会体现在对级效率、传质系数等传质过程参数的影响上[4]。传质行为瞬态模拟出于模型简化、降低计算复杂度的目的，多会忽略流体力学行为影响[5-6]。……