混合澄清槽

混合澄清槽具有以下特點(diǎn) ：

（1）級效率高。在每一級設(shè)備內(nèi)，通過調(diào)節(jié)攪拌和澄清參數(shù)，待萃物的萃取效率可達(dá) 90% 以上。

（2）適應(yīng)性強(qiáng)。當(dāng)物料中目標(biāo)溶質(zhì)濃度或相比變化較大時(shí)仍可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的穩(wěn)定操作和高效萃取。

（3）放大簡單。 混合澄清槽的體積可從小逐步放大至立方米級， 不同尺寸設(shè)備遵循相似放大的原理

（4）可操作性強(qiáng)。當(dāng)設(shè)備內(nèi)流體發(fā)生液泛或乳化等生產(chǎn)事故時(shí)，可通過停車靜置的方法解決，恢復(fù)正常后重新開車即可迅速恢復(fù)運(yùn)行。

（5）占地面積大?；旌铣吻宀弁ǔ２捎枚嗉壌?lián)的方式運(yùn)行，當(dāng)物料所需萃取級數(shù)較大時(shí)，整個(gè)萃取工藝的占地面積較大。

（6）物料存留量大。在多級串聯(lián)的運(yùn)行方式下，需要在開車運(yùn)行前向槽內(nèi)加入充足的料液，對于級數(shù)較大的萃取工藝過程，設(shè)備內(nèi)存留的料液量巨大，萃取分離企業(yè)的一次性投資成本較高。

混合澄清槽雖然出現(xiàn)時(shí)間較早，但當(dāng)前其仍然 在石油、化工、冶金、核工業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，是當(dāng)前使用最普遍的萃取設(shè)備。因此，國內(nèi)外研究者不斷致力于開發(fā)更高效、節(jié)能、簡單的混合澄清槽形 式，以提高混合澄清槽的綜合性能。

在考察設(shè)備的性能時(shí)較早的研究者通常關(guān)注混合澄清槽油水相進(jìn)出口處物料濃度、總體積傳質(zhì)系 數(shù)、板效率等宏觀參數(shù)的變化 ，隨著近年來對流體流動的認(rèn)識和研究的深入，研究者們開始關(guān)注槳葉抽吸效應(yīng)、分散相液滴直徑分布等。

1、抽吸效應(yīng)

混合澄清槽中槳葉的抽吸使相鄰澄清段中的油相和水相進(jìn)入混合室，抽吸能力越強(qiáng)，進(jìn)入混合室的 流體流量就越大，物料的級間流動能力則越強(qiáng)，對于 相同體積的混合澄清槽，抽吸能力強(qiáng)的設(shè)備能處理的 料液流量也越大。因此，抽吸能力是評價(jià)設(shè)備對物料 處理能力的重要指標(biāo)。

2、 液

在混合室中，隨著攪拌槳的轉(zhuǎn)動，原本連續(xù)流動的油相被破壞成較小的液滴散布于水相中，油水兩相間的傳質(zhì)和反應(yīng)也均發(fā)生在油水的界面處，而分散相液滴直徑直接影響著油水界面的面積。當(dāng)液滴直徑太大時(shí)，傳質(zhì)反應(yīng)不充分導(dǎo)致萃取效率低下，而液滴直徑太小，又容易發(fā)生分相困難甚至乳化的問題。因此，研究者們開始探索液滴尺寸分布的規(guī)律，探索影響液 滴直徑的內(nèi)在因素，努力實(shí)現(xiàn)液滴直徑分布的可控性。

隨著對流體流動的認(rèn)識和研究不斷深入，研究者們在槳葉抽吸效應(yīng)、分散相液滴直徑分布和流場結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域開展了大量工作，研究結(jié)果表明，設(shè)備內(nèi)部的流體力學(xué)特性與宏觀性能參數(shù)關(guān)系密切，利用先進(jìn)的CFD 技術(shù)研究流體力學(xué)特性是當(dāng)前改進(jìn)混合澄清槽性能的重要手段。 2100433B

混合澄清槽，是最早應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)典萃取設(shè)備，它可單級操作，也可多級串聯(lián)或并聯(lián)操作。為了加大兩相間的接觸面積和強(qiáng)化湍流運(yùn)動，常在混合槽中裝設(shè)攪拌器，也可采用脈沖或噴射器來實(shí)現(xiàn)兩相的充分混合。澄清槽的作用是將接近平衡狀態(tài)的萃取相和萃余相進(jìn)行分離，對容易澄清的混合液，般依靠兩相間的密度差進(jìn)行分層。

對于兩相間密度差小、界面張力小的物系，可選用旋液分離器或碟片式離心機(jī)加速兩相的分離。操作過程中，原料液先與萃取劑均勻混合，一相液滴分散于另一連續(xù)相中，使物料與溶劑密切接觸。為避免澄清槽尺寸過大，分散液滴不宜太小，更不能乳化。

1、MSPI（Mixing-settler based on phase inversion）混合澄清槽

為了減小混合澄清槽占地面積，研究者將占地面積較大的澄清槽放置在混合槽底部的做法并不少見，反相槽是其中較有特色的一種，其工藝流程如圖1所示 ：

該設(shè)備的工作原理是將油水兩相通入到頂部的混合室中進(jìn)行接觸傳質(zhì)，充分混合后通過一個(gè)多孔板形成大量的混合相液滴并進(jìn)入澄清段，由于混合相液滴的密度比澄清室頂部的油相密度大，因此會緩慢向下沉降，沉降過程中混合相液滴內(nèi)的細(xì)小油滴逐漸從液滴內(nèi)部擴(kuò)散到油相主體，經(jīng)過充分澄清后液滴中只 剩水相，并最后進(jìn)入到底部的水相中。

由于采用管式澄清結(jié)構(gòu)，MSPI 型混合澄清槽具 有占地面積小，壓槽量低的優(yōu)點(diǎn)，但是該設(shè)備需要將物料通過泵輸送到高位混合槽中，消耗大量的電能，因此其工業(yè)應(yīng)用可行性還需進(jìn)一步研究。

2、無潛室混合澄清槽

攪拌槽的計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，CFD）模擬和實(shí)驗(yàn)研究表明 ，要達(dá)到較好的攪拌混合效果，通常需要設(shè)定攪拌槳安裝高度與攪拌槽高度比值在0.2~0.5間取值。而常見的箱式混合澄清槽中，攪拌槳一般安裝在混合室底部緊挨著潛室出口的位置，攪拌效果較差。箱式混合澄清槽這 種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為了利用攪拌槳的抽吸作用將前后級的油水兩相分別吸入混合室中進(jìn)行攪拌混合，從而提高設(shè)備的處理能力。

圖2為一種無潛室的混合澄清槽結(jié)構(gòu)圖：

無潛室混合澄清槽中通常采用大直徑槳葉，葉片旋轉(zhuǎn)形成渦流，促使油水兩相直接進(jìn)入混合室，經(jīng)攪拌混合后流體從混合相出口進(jìn)入澄清室中分相，混合相出口設(shè)置在遠(yuǎn)離兩液相入口的位置，兩相分相完成后分別進(jìn)入下一級設(shè)備。無潛室混合澄清槽無需考慮潛室對槳葉安裝高 度和轉(zhuǎn)速的約束，可根據(jù)需要選擇攪拌槳安裝位置并設(shè)定相應(yīng)的攪拌轉(zhuǎn)速，使物料充分混合而又不會過度 攪拌產(chǎn)生乳化現(xiàn)象。但這種無潛室混合澄清槽物料可能未經(jīng)充分混合便已流出混合室，發(fā)生流體的短路現(xiàn)象，同時(shí)此設(shè)備中物料的級間流動能力較弱，相同體積的設(shè)備對物料的處理能力比有潛室槽小。

從氣液分離器來的焦油氨水混合液從澄清槽頭部入口進(jìn)入，氨水經(jīng)尾部浮焦油渣檔板和氨水溢流槽流出。分出渣和氨水的焦油從尾部經(jīng)液面調(diào)節(jié)器壓出。焦油液位由液面調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)。以保證焦油有足夠的分離時(shí)間。焦油層厚一般為1.3~1.5m的部位應(yīng)在外部保溫，以維持油溫和穩(wěn)定其粘度。焦油渣由槽底刮板輸送機(jī)經(jīng)槽的頭部斜面下端刮出，焦油渣經(jīng)過氨水層時(shí)被洗去焦油，露出水面后澄干水。板線速度為1.74~13.5m/h速度過高易帶出焦油和氨水 。

加速澄清池是將混合、絮凝及沉淀水處理工藝綜合到一個(gè)池內(nèi)的澄清池。池中新設(shè)一個(gè)旋轉(zhuǎn)葉輪，將原水和加入藥劑同澄清區(qū)沉降下來的回流泥渣混合，經(jīng)一次及二次混合反應(yīng)區(qū)反應(yīng)后進(jìn)入分離區(qū)。清水向上溢流流出，剩余流量向下回流經(jīng)回流縫重新進(jìn)入一次混合反應(yīng)區(qū)與新進(jìn)入原水混合。

機(jī)械化氨水澄清槽是指利用重力沉降原理分離煤焦油、氨水和焦油渣的焦?fàn)t煤氣初冷設(shè)備的一種。它的槽體截面有船形和矩形 。