萃取槽通常由混合室和澄清室兩部分組成,屬于逐級(jí)接觸式液液傳質(zhì)設(shè)備?;旌鲜抑醒b有攪拌器,用以促進(jìn)液滴破碎和均勻混合。澄清室是腔體容積較大的空室,用以混合后的液液靜止分層。根據(jù)分離要求,萃取槽可單級(jí)使用,也可多級(jí)串聯(lián)逆流方式組合使用。其適于所有萃取過程,規(guī)模從實(shí)驗(yàn)室至工程大型設(shè)備都可提供。
萃取槽工藝設(shè)計(jì),除了確定最佳的槽體幾何尺寸外,幾乎所有問題可以歸結(jié)為一個(gè)攪拌器的設(shè)計(jì)問題。因?yàn)閿嚢杵魇禽腿〔鄣暮诵乃?,一些萃取槽不能正常運(yùn)轉(zhuǎn),固體顆粒不能充分懸浮,反應(yīng)效果不好,甚至在槽底不斷產(chǎn)生沉淀,最終不能繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn);或者是攪拌器強(qiáng)度太大,產(chǎn)生料漿飛濺,功率消耗超過所配電動(dòng)機(jī)或傳動(dòng)裝置的能力,造成過載和浪費(fèi);也有不少萃取槽配用電動(dòng)機(jī)功率太大,造成電機(jī)有效功率和功率因數(shù)大大下降。所有這些都是由于攪拌器設(shè)計(jì)不當(dāng)(甚至沒有經(jīng)過周密計(jì)算,存在著一定的盲目性)所致。
攪拌器是使液體、氣體介質(zhì)強(qiáng)迫對(duì)流并均勻混合的器件。攪拌器的類型、尺寸及轉(zhuǎn)速,對(duì)攪拌功率在總體流動(dòng)和湍流脈動(dòng)之間的分配都有影響。一般說來,渦輪式攪拌器的功率分配對(duì)湍流脈動(dòng)有利,而旋槳式攪拌器對(duì)總體流動(dòng)有利。對(duì)于同一類型的攪拌器來說,在功率消耗相同的條件下,大直徑、低轉(zhuǎn)速的攪拌器,功率主要消耗于總體流動(dòng),有利于宏觀混合。小直徑、高轉(zhuǎn)速的攪拌器,功率主要消耗于湍流脈動(dòng),有利于微觀混合。攪拌器的放大是與工藝過程有關(guān)的復(fù)雜問題,至今只能通過逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大,根據(jù)取得的放大判據(jù),外推至工業(yè)規(guī)模。
攪拌器分類
旋槳式攪拌器、渦輪式攪拌器、槳式攪拌器、錨式攪拌器、螺帶式攪拌器、磁力攪拌器、磁力加熱攪拌器、折葉式攪拌器、變頻雙層攪拌器,和側(cè)入式攪拌器。
粘度
粘度是指流體對(duì)流動(dòng)的阻抗能力,其定義為:液體以1cm/s的速度流動(dòng)時(shí),在每1cm2平面上所需剪應(yīng)力的大小,稱為動(dòng)力粘度,以Pa·s為單位。 粘度是流體的一種屬性。流體在管路中流動(dòng)時(shí),有層流、過渡流、湍流三種狀態(tài),攪拌設(shè)備中同樣也存在這三種流動(dòng)狀態(tài),而決定這些狀態(tài)的主要參數(shù)之一就是流體的粘度。
在攪拌過程中,一般認(rèn)為粘度小于5Pa/s的為低粘度流體,例如水、蓖麻油、飴糖、果醬、蜂蜜、潤滑油重油、低粘乳液等;5-50Pa/s的為中粘度流體,例如油墨、牙膏等;50-500Pa/s的為高粘度流體,例如口香糖、增塑溶膠、固體燃料等;大于500Pa/s的為特高粘流體例如:橡膠混合物、塑料熔體、有機(jī)硅等。對(duì)低粘度介質(zhì),用小直徑的高轉(zhuǎn)速的攪拌器就能帶動(dòng)周圍的流體循環(huán),并至遠(yuǎn)處。而高粘度介質(zhì)的流體則不然,需直接用攪拌器來推動(dòng)。適用于低粘和中粘流體的葉輪有槳式、開啟渦輪式、推進(jìn)式、長薄葉螺旋槳式、圓盤渦輪式、布魯馬金式、板框槳式、三葉后彎式、MIG式等。適用于高粘和特高粘流體的葉輪有螺帶式葉輪、螺桿式、錨式、框式、螺旋槳式等。有的流體粘度隨反應(yīng)進(jìn)行而變化,就需要用能適合寬粘度領(lǐng)域的葉輪,如泛能式葉輪等。
市面上常見的萃取槽攪拌器有兩種型式,即平槳式和渦輪式。有人認(rèn)為渦輪式攪拌器可以獲得較高的攪拌強(qiáng)度,故常在較大型的萃取槽中采用它。其實(shí)兩者之間本無嚴(yán)格區(qū)別,漿式攪拌器在較高轉(zhuǎn)速下的性能就與渦輪攪拌器相仿,而且功率消耗較小,國外就有采用漿式攪拌器在大型萃取槽中實(shí)現(xiàn)每米8體積料漿消耗功率僅為0.49千瓦的事例。此外,漿式攪拌器的結(jié)構(gòu)也較簡單,因此不論在中小型或是大型萃取槽中均可采用。
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