搅拌筛板萃取塔液泛特性研究

袁慎峰, 李志鹏, 尹 红, 陈志荣

(浙江大学 化学工程与生物工程学院, 浙江省化工高效制造技术重点实验室, 浙江 杭州 310027)

1 前 言

萃取塔(萃取柱)是重要的化工分离设备，在石化、核工业、冶金、化工、制药、环保等多个领域都得到了广泛应用[1]。工业萃取塔有多种类型，例如无外加能量的筛板塔、填料塔，带脉冲运动的脉冲塔、振动塔，带搅拌运动的转盘塔、屈尼塔、Scheibel 萃取塔等[2-3]。其中Scheibel 萃取塔是一类具有搅拌段-澄清段交替结构的搅拌萃取塔，最早由Scheibel 提出[4]，澄清段由填料构成，主要用于减少级间返混[5]，且填料的润湿性对分离效率影响较大[6]。本实验室在前期工作中对Scheibel 萃取塔进行了改进[7]，在段与段之间增加了穿流式筛板，使其成为搅拌筛板型萃取塔，进一步减小了返混。

萃取塔内两相的流体力学性能，尤其是液泛特性是萃取塔设计时的重要依据，代表了萃取塔能承受的最大负荷。设备的结构参数是液泛特性的影响因素之一，例如筛板塔的筛孔直径、开孔率[8]，脉冲塔的脉冲强度[9-10]，搅拌塔的搅拌速率[11-12]，填料塔内填料的空隙率、润湿性[10,12]等。操作条件也是液泛特性的影响因素，不同筛板萃取塔，其液泛特性与操作条件关系也不同，例如在传统筛板塔内[8]，液泛特性可用分散相流速与连续相流速的关系曲线表示，又称为液泛曲线，是一个单调递减曲线；在脉冲筛板萃取塔中[13]，液泛特性用两相总空塔流速与脉冲能量的关系曲线表示，由于筛板是无溢流管的穿流式筛板，两相过孔阻力大，故该曲线为上凸型曲线，在低脉冲区易发生筛孔堵塞型液泛；……