筛板萃取塔设计计算
①计算连续相轴向扩散系数Ec
塔径大，轴向反混的影响不容忽视时 ②计算分散相轴向扩散系数Ed
③计算分散单元高度Hoxd
表观传质单元高度HTUoxp
HTUoxp HTUox HTUoxd
NTU oxp
x0
有效塔高HT
HT HTU oxp NTU oxp
xx
dx * x x
Laddha法（1983）
a u0 C 3 c g
0.5
ud
uc ud 0 d f d f
无传质，C=0.683 d→c，C=0.820 c→d,C=0.637
df
2 3 1 8 / LR
一、填料萃取塔设计计算
操作流速的确定
uc ? ucf
ud ? udf
液泛速度准确计算比较困难，影响因素较多，一般推荐操作流速比较低 Perry化学工程手册推荐，操作流速应选在不大于50%的液泛速度值
一些高空隙率的新填料可以在较高负荷下比较稳定运行
塔径的确定
DT
Qc Qd 0.785(uc ud )
d FC =2.42 g
无传质或c→d η=1.0 d→c η=1.4
0.5
d 3， 2 =1.15 g
0.5
分散相存留分数的计算 根据体系物性、两相流速和填料特性对10种文献列举的数据进行关联， 在连续相浸润填料表面的情况下，可用其关联式。平均相对误差18.7% 如果液泛速度是通过特性速度计算的话，也可通过实际流速uc、ud及特性 速度u0，通过试差法求之
液液萃取塔设计计算
报 告 人：鞠 吉 指导老师：曾爱武
日 期：2013.09.23
主要内容
1
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填料萃取塔设计计算
筛板萃取塔设计计算
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一、填料萃取塔设计计算
体系物性、分离要求 填料选型 特性速度u0 液泛速率ucf、udf 表观流速uc、ud 塔径DT 液滴平均直径dvs 计算kc、kd、Koc 计算Ec、Ed 计算HTUoxd
Kumar法
Laddha法
uc =u 0 1 d =u s d 1 d
ud
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一、填料萃取塔设计计算
计算kc、kd、Koc 对于乱堆填料，分散相存留分数小于15%的情况，可采用以下公式：
Dd k d =17.9 d p
Rec d pus c / c
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kc Shc Dc / d p
一、填料萃取塔设计计算
计算kc、kd、Koc
1 1 1 K oc kc mkd
两相传质比表面积：
a 6d / d p
真实传质单元高度： Hox uc / Koc a 考虑轴向扩散系数
计算HTUox
HTUoxp=HTUox+HTUoxd 有效填料层高度HT=HTUoxpNoxp
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一、填料萃取塔设计计算
分散相连续相的选择
水相 油相
水—醋酸—仲丁酯 ①选择体积流率大的一相作为分散相
②选择不易润湿填料表面的液相作为分散相 ③选择溶解吸收溶质能力强的为分散相 填料的选择 所用填料材料应被连续相优先润湿 瓷质填料易被水溶液优先润湿 石墨和塑料填料易被大部分有机溶液优先润湿 金属填料两相均可能润湿，应由试验决定 填料参数：空隙率ε（m3/m3）、堆积密度（kg/m3） 比表面积a（m2/m3） Tianjin University
当Φ≤6时，应用Handlos和Baron的湍流内循环模型
kd 0.00375us / (1 d / c )
kd 0.023us Scd
0.5
当Φ＞6时，应用Laddha等的考虑液滴内循环和分子扩散相结合的模型 ②计算滴外分传质系数kc时
Shc 0.698Scc0.4 Rec0.5 1 d
轻液 填料 连续相 分散相 轻液
重液
液－液相 界面
重液
一、填料萃取塔设计计算
液泛速度的计算 ①特性速度法 特性速度u0：指当连续相流速等于零，分散相流速趋于零时，分散相液滴在操作 条件下的终端速度。
ucf 、udf
uc =u 0 1 d =u s 滑动速度 d 1 d
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一、填料萃取塔设计计算
液滴平均直径dvs
u 0d Seibert法 d p =0.92 g u d
Laddha法
0.5
《化工手册》对标准的工业填料，液液萃取 临界填料尺寸dFC，填料的直径大于dFC时
Seibert法
d p us c k c =0.725 c
0.43
c c Dc
0.58
u s 1 d
①计算液滴内分传质系数kd时，引入判据
Scd
0.5
/ 1 d / c
Scd d / d Dd
LR
Qd
Qc
主要用于乱堆填料和分 散相存留分数小于15%的情 况。无界面张力σ参数。
ucf u0 (1 2df )(1 df )2 udf 2u0df 2 (1 df )
一、填料萃取塔设计计算
液泛速度的计算
ucf 、udf
②直接计算法（经验关联式） Crawford-Wilke法（1951） 实验体系有汽油-水、四氯化碳-水、MIK-水等， 体系界面张力8.9~44.8N/m 所用填料12.7mm~38mm的石墨或陶瓷的拉西环和鲍尔鞍等， 填料空隙率为0.5~0.74。 Kummar-Hartland法（1989） 回归计算845个实验点，覆盖体系物性和填料种类很宽，绝大部分实验数据 为高、中界面张力体系用于低空隙率填料的数据，且为有机相分散，公式对填料 类型存在常数修正系数。 以上两种方法对于高空隙率新型填料用于低界面张力体系时，计算误差很大 Tianjin University
