最新萃取分离工艺参数设计

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 A

E E =β （1）

'

''

B A

E 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 m

n m A A A

B

P P a f f ++-=

（3）

(1)

A

A a Y b a Y -=

- （4）

出口水相B 的纯度1B P 和A 的纯度1A P 为：

1B

B A B

bf P f bf =

+ （5）

111A B P P =- （6）

出口有机相和出口水相分数A

f '和B f '： n m

A A

A

A f Y f P +'= （7） 1

B A

f f ''=- （8） 若B 为主要产品，规定其纯度为1B P ，回收率为B Y ，则：

1

1(1)

B B B

A

P P b f f -=

（9）

(1)

B

B b Y a b Y -=

- （10）

n m A

A A B

af P af f +=

+ （11）

1n m n m B A P P ++=- （12）

1B B B B f Y

f 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 m

n m A A A

B

P P a f f ++-=

（15）

1

1(1)

B B B

A

P P b f f -=

（16）

1(1)

1111A A a a b Y ab ab --=-Φ=-

=

-- （17） (1)

1

B B b a Y ab -=Φ=

- （18） 1

B B

B

B f Y f P '= （19） 1A

B 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 、M

E '和萃取量S 和洗涤液量W 通常优化的M E 和M

E '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 M

M A

E f E E f '

?'='- （22） 111M M B

M M

E 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）

M

A M M B

E f E E f ''?=

''- （26） S 和W 同上； ②有机相进料

若B f '>

M E =

（27）

1M A

M

B E f E f '-?'=' （28） 1M B M

E f S E '

?=

- （29）

1A

B W S f S f ''=+-=+ （30）

若B f '<

M

E '= （31）

1M

B M A

E f E f ''-?=

' （32） S 和W 同上。

（2）由极值公式确定M E 、M

E '和S 、W ①水相进料

1

,101

k W k β=

>>- （33） A

S W f '=+ （34） 1

M S

E W =

+ （35） M

S

E W

'= （36） ②有机相进料

1

,101

k

S k β=

>>- （37） B

W S f '=+ （38） M S

E W

=

（39） 1

M

S 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 n

A A M A A P P b

n E P P β*

*-=+- （41）

log 1 2.303log log n m

n

B

B M B B a P P m E P P β+*

*-+=

+''- （42）

式中

1

1

(1)1

1(1)(1)(1)M M A M A

M M A

E E P E P E E P βββββ*

--=+

--++- （43） 11(1)1(1)(1)n m n m B M M

B

B M

M 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

1

1

M A E P ββ*

-=

- （45） 11

M

B

E 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：

F

F F

M V C =

/min ml （47）

S S

S

V C = /min ml （48）

3W W W

V C = /min ml （49）

::::1:S W

S S F W F W F F

V 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＝1

n [(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 ＝1

3

Sh ，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 ＝1

2 的交点的

个数是 ▲

7 7 9 0 8 9 4 8 1

0 3 5 甲 乙 （第5题图）

（第4题图）