萃取分离工艺参数设计——最优化串级萃取工艺设计1、确定原料和处理能力根据市场需求现状和发展趋势、本地稀土资源状况和开采能力、企业投资和融资能力大小等因素，确定稀土生产线的原料来源、基本配份、年处理能力。

2、确定产品方案产品品种和规格要符合主流要求，适销对路，既不要盲目求高而增加分离难度和成本，又不能没有市场竟争能力而遭淘汰。

3、确定分离工艺流程稀土分离时往往按“四分组”效应首先将原料分为轻、中、重稀土富集物。

分组的切割位置通常选择边界元素间分离系数（或等效分离系数）较大、并保持易萃取组分比例均衡，同时兼顾产品要求、设备条件、工艺衔接、操作稳定性和可行性等因素，以降低生产成本、提高流程的稳定性。

（1）工艺采用了具有世界先进水平分离提纯技术，确保产品质量稳定，纯度较高。

（2）工艺流程在实施过程中容易控制，比较灵活，可以根据市场的不同需求，生产不同规格的产品，充槽投资较省，化工辅料消耗降低，有利于降低产品成本。

（3）整个工艺流程较短，可连续化操作，稀土机械损失少，稀土的总收率高。

（4）实现产品“系列化”“高纯化”“单一化”“规模化”，经济指标较好，市场适应能力较强。

4、最优化串级萃取工艺设计 4.1 确定萃取体系和测定分离系数β针对要分离的问题，选择一个合适的萃取体系，进行单级试验，确定最适宜的有机相配比、皂化度、料液和洗液的浓度和酸度等。

测定萃取段和洗涤段的平均分离系数β和β'。

B AE E =β （1）'''B AE E =β （2） 若β和β'值相差不大，通常采用数值较小的β值进行计算。

4.2 确定分离指标根据料液组成，确定分离切割线位置，确定易萃组分A 和难萃组分B ，B f 为料液中组分B 的摩尔分数，1A B f f =-为料液中组分A 的摩尔分数。

根据市场需求确定产品分离指标，若A 为主要产品，规定其纯度An m p +，回收率为A Y ，则A 的纯化倍数和B 的纯化倍数为：(1)n mn m A A ABP P a f f ++-=（3）(1)AA a Y b a Y -=- （4）出口水相B 的纯度1B P 和A 的纯度1A P 为：1BB A Bbf P f bf =+ （5）111A B P P =- （6）出口有机相和出口水相分数Af '和B f '： n mA AAA f Y f P +'= （7） 1B Af f ''=- （8） 若B 为主要产品，规定其纯度为1B P ，回收率为B Y ，则：11(1)B B BAP P b f f -=（9）(1)BB b Y a b Y -=- （10）n m AA A Baf P af f +=+ （11）1n m n m B A P P ++=- （12）1B B B B f Yf P '= （13）1A B f f ''=- （14）若A 、B 都为主要产品，则A 、B 产品纯度分别规定为1n m A B P P +和 ，则：(1)n mn m A A ABP P a f f ++-=（15）11(1)B B BAP P b f f -=（16）1(1)1111A A a a b Y ab ab --=-Φ=-=-- （17） (1)1B B b a Y ab -=Φ=- （18） 1B BBB f Y f P '= （19） 1AB f f ''=- （20）4.3 确定最优萃取比、萃取量和洗涤量首先根据工艺要求，确定由水相进料或有机相进料。

多数情况下将料液配成水溶液，由水相进料较方便。

但在多元素萃取分离时，第一串级萃取分离B 、C ，出口有机相含A 、B ，送入第二串级萃取分离A 、B 第二串级萃取的料液为第一串级萃取的出口有机相，第二串级萃取为有机相进料。

（1）用最优化方程确定最优萃取比M E 、ME '和萃取量S 和洗涤液量W 通常优化的M E 和ME '值可按水相进料或有机相进料及水相出口分数B f '的大小分四种情况。

①水相进料若B f '>，则应由萃取段控制：M E =（21）M B MM AE f E E f '⋅'='- （22） 111M M BM ME M E f S E E '⋅⋅==-- （23） n m A W S M S f +'=-=- （24）若B f '<，则应由洗涤段控制：M E '= （25）MA M M BE f E E f ''⋅=''- （26） S 和W 同上； ②有机相进料若B f '>M E =（27）1M AMB E f E f '-⋅'=' （28） 1M B ME f S E '⋅=- （29）1AB W S f S f ''=+-=+ （30）若B f '<ME '= （31）1MB M AE f E f ''-⋅=' （32） S 和W 同上。

（2）由极值公式确定M E 、ME '和S 、W ①水相进料1,101k W k β=>>- （33） AS W f '=+ （34） 1M SE W =+ （35） MSE W'= （36） ②有机相进料1,101kS k β=>>- （37） BW S f '=+ （38） M SE W=（39） 1MS E W+'= （40） 一般条件下，k 值可选0.7进行工艺参数计算，也可选用若干看值进行计算，比较后选取最经济的方案。

4.4 确定级数n 和m 级数计算的精确公式上是1log 2.303log log nA A M A A P P bn E P P β**-=+- （41）log 1 2.303log log n mnBB M B B a P P m E P P β+**-+=+''- （42）式中11(1)11(1)(1)(1)M M A M AM M AE E P E P E E P βββββ*--=+--++- （43） 11(1)1(1)(1)n m n m B M MBB MM P E E P E E P βββββ++*''--''=+'''''--+-- （44）当1A P 或n m B P +很小时，A P *和B P *可用下列简化式计算11M A E P ββ*-=- （45） 11MBE P ββ*'-'='- （46）4.5 流比的确定上述S 和W 是以F M 为基准计算的，F C 为料液中混合稀土浓度（/mol L 或/g L ),S C 为有机相中稀土浓度（/mol L 或/g L )，W C 为洗涤剂中盐酸浓度（/mol L ),则1/min F M mmol =时，每分钟料液体积为F V 和有机相体积S V 和洗涤剂体积W V 分别为：FF FM V C =/min ml （47）S SSV C = /min ml （48）3W W WV C = /min ml （49）::::1:S WS S F W F W F FV V V V V V V V V V =称其为流比，其比值为：南京市2017届高三年级第三次模拟考试数 学 2017.05注意事项：1．本试卷共4页，包括填空题（第1题~第14题）、解答题（第15题~第20题）两部分．本试卷满分为160分，考试时间为120分钟．2．答题前，请务必将自己的姓名、学校写在答题卡上．试题的答案写在答题卡．．．上对应题目的答案空格内．考试结束后，交回答题卡． 参考公式：方差s 2＝1n [(x 1－x )2＋(x 2－x )2＋…＋(x n －x )2]，其中x 为x 1，x 2，…，x n 的平均数．柱体的体积公式：V ＝Sh ，其中S 为柱体的底面积，h 为柱体的高． 锥体的体积公式：V ＝13Sh ，其中S 为锥体的底面积，h 为锥体的高．一、填空题：本大题共14小题，每小题5分，共70分．请把答案填写在答题卡相应位置．．．．．．．上．1．已知全集U ＝{1，2，3，4}，集合A ＝{1，4}，B ＝{3，4}，则∁U(A ∪B )＝ ▲ ．2．甲盒子中有编号分别为1，2的2个乒乓球，乙盒子中有编号分别为3，4，5，6的4个乒乓球．现分别从两个盒子中随机地各取出1个乒乓球，则取出的乒乓球的编号之和大于6的概率为 ▲ ．3．若复数z 满足z ＋2－z ＝3＋2i ，其中i 为虚数单位，－z 为 复数z 的共轭复数，则复数z 的模为 ▲ ．4．执行如图所示的伪代码，若输出y 的值为1， 则输入x 的值为 ▲ ．5．如图是甲、乙两名篮球运动员在五场比赛中所得分数的茎叶图，则在这五场比赛中得分较为稳定（方差较小）的那名运动员的得分的方差为 ▲ ．6．在同一直角坐标系中，函数y ＝sin(x ＋π3) （x ∈[0，2π]）的图象和直线y ＝12 的交点的个数是 ▲7 7 9 0 8 9 4 8 10 3 5 甲 乙 （第5题图）（第4题图）。