شبیه سازی عددی جریان سیال در میکسر_ستلر ستونی فرآیند استخراج حلالی

فرآیند استخراج حلالی بین دو سیال امتزاج ناپذیر به منظور جداسازی انتخابی جزء مورد نظر انجام می گیرد. یکی از پرکاربردترین سیستم ها برای انجام این فرآیند در صنعت، میکسر - ستلرها (مخلوط کن - جداکننده ها) هستند. در مواردی مانند عناصر خاکی نادر که شباهت شیمیایی زیادی نسبت به یکدیگر دارند به منظور دستیابی به درصد استخراج مطلوب، این فرآیند از چند مرحله میکسر - ستلر (اختلاط و جدایش فازی) به صورت متوالی با کنترل pH تشکیل می شود. این مراحل می توانند به صورت افقی یا عمودی (ستونی) به دنبال هم باشند که طراحی ستونی از مزایایی مانند فضای اشغالی کمتر، عدم وجود پمپ ها و لوله های اضافی بین مراحل و در نهایت انرژی مصرفی کمتر برخوردار است اما تا به حال به بهره برداری تجاری نرسیده اند. دو هدف اصلی در بهینه سازی تمامی سیستم های فرآیند استخراج حلالی، افزایش میزان بازدهی استخراج و میزان تولید به طور همزمان هستند. پارامترهای هیدرودینامیکی (مانند الگوی جریان، اندازه ی قطره و توزیع فاز استخراج کننده) از عوامل تاثیرگذار بر این اهداف به صورت تجربی یا از طریق شبیه سازی جریان قابل ارزیابی اند. میانگین زمان ماند نیز از عوامل بسیار مهم در طراحی سیستم های استخراجی هستند که تحت تاثیر پارامترهای هیدرودینامیکی می باشند. تا به حال تحقیقات محدودی هیدرودینامیک سیال در میکسر - ستلرها را بررسی کرده اند و به طور خاص در میکسر - ستلر ستونی الگوی جریان بررسی نشده است، لذا هدف این تحقیق شبیه سازی عددی جریان سیال فرآیند استخراج حلالی در میکسر - ستلر ستونی به منظور تعیین پارامترهای هیدرودینامیکی و الگوی جریان در این سیستم می باشد تا شروعی برای طراحی سیستمی بهینه به منظور انجام فرآیند استخراج حلالی عناصر خاکی نادر با توجه به نیاز صنعت کشور باشد. تاثیر شرایط عملیاتی بر الگوی جریان و تخمین زمان ماند در این میکسر -ستلر ستونی توسط شبیه سازی عددی بررسی شده اند.

کلیدواژه ها:

فرآیند استخراج حلالی ، میکسر ستلر ، میکسر ستلرهای ستونی ، دینامیک سیالات محاسباتی ، بازدهی استخراج ، پارامترهای هیدرودینامیکی