P507-煤油体系物性测量及其在澄清槽内的CFD模拟

体系的界面张力对稀土萃取分离过程的澄清分相有着重要的影响。采用悬滴技术分别测量了不同P507-煤油体系与水以及不同稀土酸溶液在常温常压下的界面张力,采用旋转黏度计对不同P507-煤油体系进行黏度测量,初步考察了有机相内稀土负载量对黏度的影响。讨论了煤油稀释剂及氨水皂化对P507-煤油体系与水以及萃取不同稀土浓度酸溶液界面张力及黏度的影响,发现煤油体积增加,萃取体系与水和盐酸的界面张力均呈上升趋势,且在相同P507-煤油体积比下,皂化度增加会使得界面张力急剧减小。固定萃取剂浓度时,有机相内稀土负载量增加在一定皂化度范围内对界面张力影响波动不大,然而稀土浓度过低或者皂化度过高都会导致不同程度的乳化现象,且不同稀土元素以及元素数量对界面张力影响并不非常明显。此外,对不同P507-煤油体系在澄清室内的分相性能进行了模拟比较与讨论,油相体积分数分布表明界面张力越小,黏度越大,油水两相澄清越困难。     

混合澄清槽澄清室内流场特性测量

混合澄清槽被广泛应用于稀土溶剂萃取过程,在澄清室内的分相过程是非常重要的环节。采用粒子图像测速技术对澄清室内速度流场进行了测量,比较了不同操作参数下,主要包括混合室搅拌转速、油水两相体积分数以及不同挡板设计对澄清室内流场结构的影响。搅拌转速作为能耗输入,与澄清室内速度矢量大小呈正相关关系;增加油相后,对澄清室内流场结构影响不大,但会使得流动方向发生变化,且使得湍动增加。挡板设计是强化澄清室分相性能的重要途径,对不同挡板组合的澄清室设计进行了测量分析,对挡板形状(Ⅴ形与矩形)、挡板数量与安置位置的影响进行了比较,并采用电导率仪获得澄清室水相出口处溶解性总固体浓度,表征油相夹带情况,对不同挡板设计进行了比较和优化。     

放大准则对混合澄清槽混合室中混合时间和流动特性的影响

工业混合澄清槽混合室的放大设计多基于操作经验,缺乏理论基础。基于几何相似放大,采用计算流体力学(CFD)方法,针对间歇操作的单相体系,对4 种不同放大准则下混合室内混合时间和流场特性的变化规律进行研究。结果显示,混合时间的计算值与测量位置有关,但随转速的增加受测量位置的影响减小;充分湍流条件下,本研究体系的功率准数趋于常数N_P=1.3,且几何相似放大可以保证混合室中轴向流动的流型特征;等桨叶端面速度和等Reynolds 数准则下,所需混合时间长,且抽吸压头小;等循环时间准则下,可以得到与基准混合室相同的混合时间和较高的抽吸压头,但单位体积功耗急剧增加到基准槽的24 倍;等单位体积功耗准则下,在满足具有较低的混合时间和较高的抽吸压头的同时还保证了较低的单位体积功耗,优于其他3 种放大准则。