湿法提钒浸出段搅拌反应器结构的优化

doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.05.010

化工进展 ›› 2015, Vol. 34 ›› Issue (05): 1241-1245,1253.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2015.05.010

湿法提钒浸出段搅拌反应器结构的优化

刘作华^1,2, 周政霖¹, 朱俊¹, 刘仁龙¹, 陶长元¹, 王运东², 彭毅³

1. 重庆大学化学化工学院, 重庆 400044;
2. 清华大学化学工程系, 北京 100084;
3. 攀钢集团公司攀枝花钢铁研究院有限公司, 四川攀枝花 617000

收稿日期:2014-09-29 修回日期:2014-11-05 出版日期:2015-05-05 发布日期:2015-05-05
通讯作者: 刘作华(1973—),男,博士,教授,主要从事环境资源化工和化工工程强化方面的研究.E-mailliuzuohua@cqu.edu.cn.
作者简介:刘作华(1973—),男,博士,教授,主要从事环境资源化工和化工工程强化方面的研究.E-mailliuzuohua@cqu.edu.cn.
基金资助:
国家重点基础研究发展计划(973计划)(2012CBA01203)、清华大学化学工程联合国家重点实验室开放课题(SKL-ChE-12A02)及重庆市自然科学基金重点项目(CSTC2012JJB0006).

Optimization of stirred reactor in leaching process for extractive hydrometallurgy of vanadium

LIU Zuohua^1,2, ZHOU Zhenglin¹, ZHU Jun¹, LIU Renlong¹, TAO Changyuan¹, WANG Yundong², PENG Yi³

1. School of Chemistry and Chemical Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, China;
2. Department of Chemical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
3. Panzhihua Iron and Steel Institute Limited Company, Pangang Group Company, Panzhihua 617000, Sichuan, China

Received:2014-09-29 Revised:2014-11-05 Online:2015-05-05 Published:2015-05-05

摘要/Abstract

摘要： 清洁提钒工艺中,熟料的湿法浸出是重要的操作单元.浸出搅拌反应器的合理设计与优化,可缩短浸矿时间以及提高浸矿效率.本文通过改变搅拌桨桨叶间的层间距、搅拌桨的安装层数以及安装导流筒等方法,对攀钢集团公司的浸出搅拌反应器进行优化和改进;并结合计算流体动力学(CFD)Fluent商业软件,分别模拟了原浸出搅拌反应器和改进后浸出搅拌反应器的宏观流场结构.结果表明:在层间距C₂为1100mm的原双层搅拌桨浸出搅拌反应器内,流体轴向速度较小,“死区”现象较严重;与原反应器相比,调整双层搅拌桨桨叶之间的层间距C₂为1800mm以及安装3层搅拌桨或导流筒,都可加强反应器内流体的轴向流动,减小“死区”范围,进而改善流场结构的均匀分布,有助于强化流体混合.

关键词: 搅拌槽, 优化, 计算流体动力学, 流动, 混合

Abstract: Leaching stirred reactor is one of the important unit in leaching process. Reactor with reasonable optimization design contributes to leaching time reduction and leaching efficiency improvement. The leaching stirred reactor of Pangang Group Company was optimized by adjusting blade layer spacing,changing impeller installation layers or installing draft tube. The macroscopic flow structure was simulated for original and improved leaching stirred reactor with computational fluid dynamics(CFD) software Fluent. Results showed that the original double-impeller reactor with layer spacing C₂ at 1100mm contributed to small fluid axial velocity and serious “dead zone” phenomenon. The spacing C₂ in the double-impeller layer was adjusted to 1800mm and a three-impeller or draft tube was installed. Compared with the original reactor,the above improvement could contribute to fluid axial flow strengthening,“dead zone” areas reduction,flow structure variation improvement and fluid mixing efficiency enhancement.

Key words: stirred vessel, optimization, computational fluid dynamics, flow, mixing

中图分类号:

TQ027.2

刘作华, 周政霖, 朱俊, 刘仁龙, 陶长元, 王运东, 彭毅. 湿法提钒浸出段搅拌反应器结构的优化[J]. 化工进展, 2015, 34(05): 1241-1245,1253.

LIU Zuohua, ZHOU Zhenglin, ZHU Jun, LIU Renlong, TAO Changyuan, WANG Yundong, PENG Yi. Optimization of stirred reactor in leaching process for extractive hydrometallurgy of vanadium[J]. Chemical Industry and Engineering Progree, 2015, 34(05): 1241-1245,1253.

参考文献

[1] Wang F,Zhang Y M,Liu T,et al. Comparison of direct acid leaching process and blank roasting acid leaching process in extracting vanadium from stone coal[J]. International Journal of Mineral Processing,2014,128(10):40-47.

[2] Tavakoli M R,Dreisinger D B. The kinetics of oxidative leaching of vanadium trioxide[J]. Hydrometallurgy,2014,147(1):83-89.

[3] Rodriguez S G,Baena N A,Rudolph N M,et al. Dimensional analysis and scaling in mechanical mixing for fabrication of metal matrix nanocomposites[J]. Journal of Manufacturing Process,2012,14(1):388-392.

[4] Akram G,Thierry L,Dominique D V,et al. Static mixers:Mechanisms,applications,and characterization methods—A review[J]. Chemical Engineering Research and Design,2014,92(2):205-228.

[5] Murthy B N,Deshmukh N A,Patwardhan A W,et al. Hollow self-inducing impellers:Flow visualization and CFD simulation[J]. Chemical Engineering Science,2007,62(14):3839-3848.

[6] 刘作华,宁伟征,孙瑞祥,等. 搅拌槽内液相/气-液两相流体宏观不稳定性的研究[J]. 化工进展,2010,29(s1):100-105.

[7] Li M Z,White G,Wikinson D,et al. Scale up study of retreat curve impeller stirred tanks using LDA measurements and CFD simulation[J]. Chemical Engineering Journal,2005,108(1-2):81-90.

[8] Alves S S,Maia C I,Vasconcelos J M T. Experimental and modeling study of gas dispersion in a double turbine stirred tank[J]. Chemical Engineering Science,2002,57(1):487-496.

[9] Marion A G,Rodolphe S,Catherine X. CFD analysis of industrial multi-staged stirred vessels[J]. Chemical Engineering Process,2006,45(1):415-427.

[10] 陈文民,黄雄斌,高正明. 固-液导流筒搅拌槽内流体流动和颗粒悬浮特性[J]. 过程工程学报,2007,7(1):14-18.

[11] 王涛,雍玉梅,禹耕之,等. 一种新型搅拌桨多相混合性能研究[J]. 化学反应工程与工艺,2009,25(1):8-12.

[12] 刘作华,杨鲜艳,谢昭明,等. 柔性桨与自浮颗粒协同强化高黏度流体混沌混合[J]. 化工学报,2013,64(8):2794-2800.

[13] 刘作华,曾启琴,王运东,等. 柔性桨强化高黏度流体混合的能效分析[J]. 化工学报,2013,64(10):3620-3625.

[14] 刘作华,陈超,刘仁龙,等. 刚柔组合搅拌桨强化搅拌槽中流体混沌混合[J]. 化工学报,2014,65(1):61-70.

[15] 韩占忠,王敬,兰小平. FLUENT流体工程仿真计算实例与应用[M]. 北京:北京理工大学出版社,2004.

[16] 冯惠生,刘荣,杨腾. 应用CFD对D-T型双轴卧式搅拌装置功率特性和传热特性的模拟[J]. 化工进展,2009,28(s1):318-322.

[17] 张国娟,闵健,高正明,等. 翼形桨搅拌槽内混合过程的数值模拟[J]. 高校化学工程学报,2005,19(2):169-174.

[18] 刘作华,曾启琴,杨鲜艳,等. 刚柔组合搅拌桨与刚性桨调控流场结构的对比[J]. 化工学报,2014,65(6):2078-2084.

[19] 孙会,潘家祯. 带有新型内外组合桨的搅拌设备内流场的数值模拟[J]. 化工学报,2013,57(1):13-20.

[20] 郝惠娣,孙吉兴,高勇,等. 径向流涡轮桨搅拌槽内流动场的数值模拟[J]. 化工进展,2009,28(s1):473-477.

[21] Franco M,Giuseppina M,Davide P,et al. Mixing time in high aspect ratio vessels stirred with multiple impellers[J]. Chemical Engineering Science,2013,101(1):712-720.

[22] Linek V,Moucha T,Rejl F J,et al. Power and mass transfer correlations for the design of multi-impeller gas-liquid contactors for non-coalescent electrolyte solutions[J]. Chemical Engineering Journal,2012,209(1):263-272.

[23] 刘梦溪,牛占川,卢春喜,等. 导流筒分布器位置对环隙气升式气固环流反应器流体力学性能的影响[J]. 化工学报,2010,61(9):2250-2256.

[24] 伍沅,周玉新,郭嘉,等. 液体连续相撞击流强化过程特性及相关技术装备的研究和应用[J]. 化工进展,2011,30(3):463-472.

[25] Robert N M,Colorado P E. CFD simulation of mechanical draft tube mixing in anaerobic digester tanks[J]. Water Research,2009,43(4):1040-1050.

[26] 黄男男. 发酵搅拌罐流场分析与结构优化[D]. 江苏:江南大学机械工程学院,2009.

湿法提钒浸出段搅拌反应器结构的优化

Optimization of stirred reactor in leaching process for extractive hydrometallurgy of vanadium

PDF (PC)

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	谢璐垚, 陈崧哲, 王来军, 张平. 用于SO₂去极化电解制氢的铂基催化剂[J]. 化工进展, 2023, 42(S1): 299-309.
[2]	王正坤, 黎四芳. 双子表面活性剂癸炔二醇的绿色合成[J]. 化工进展, 2023, 42(S1): 400-410.
[3]	孙玉玉, 蔡鑫磊, 汤吉海, 黄晶晶, 黄益平, 刘杰. 反应精馏合成甲基丙烯酸甲酯工艺优化及节能[J]. 化工进展, 2023, 42(S1): 56-63.
[4]	李梦圆, 郭凡, 李群生. 聚乙烯醇生产中回收工段第三、第四精馏塔的模拟与优化[J]. 化工进展, 2023, 42(S1): 113-123.
[5]	张瑞杰, 刘志林, 王俊文, 张玮, 韩德求, 李婷, 邹雄. 水冷式复叠制冷系统的在线动态模拟与优化[J]. 化工进展, 2023, 42(S1): 124-132.
[6]	赵晨, 苗天泽, 张朝阳, 洪芳军, 汪大海. 负压状态窄缝通道乙二醇水溶液传热特性[J]. 化工进展, 2023, 42(S1): 148-157.
[7]	杨寒月, 孔令真, 陈家庆, 孙欢, 宋家恺, 王思诚, 孔标. 微气泡型下向流管式气液接触器脱碳性能[J]. 化工进展, 2023, 42(S1): 197-204.
[8]	王福安. 300kt/a环氧丙烷工艺反应器降耗减排分析[J]. 化工进展, 2023, 42(S1): 213-218.
[9]	陈匡胤, 李蕊兰, 童杨, 沈建华. 质子交换膜燃料电池气体扩散层结构与设计研究进展[J]. 化工进展, 2023, 42(S1): 246-259.
[10]	李春利, 韩晓光, 刘加朋, 王亚涛, 王晨希, 王洪海, 彭胜. 填料塔液体分布器的研究进展[J]. 化工进展, 2023, 42(9): 4479-4495.
[11]	陈林, 徐培渊, 张晓慧, 陈杰, 徐振军, 陈嘉祥, 密晓光, 冯永昌, 梅德清. 液化天然气绕管式换热器壳侧混合工质流动及传热特性[J]. 化工进展, 2023, 42(9): 4496-4503.
[12]	刘炫麟, 王驿凯, 戴苏洲, 殷勇高. 热泵中氨基甲酸铵分解反应特性及反应器结构优化[J]. 化工进展, 2023, 42(9): 4522-4530.
[13]	罗成, 范晓勇, 朱永红, 田丰, 崔楼伟, 杜崇鹏, 王飞利, 李冬, 郑化安. 中低温煤焦油加氢反应器不同分配器中液体分布的CFD模拟[J]. 化工进展, 2023, 42(9): 4538-4549.
[14]	赵曦, 马浩然, 李平, 黄爱玲. 错位碰撞型微混合器混合性能的模拟分析与优化设计[J]. 化工进展, 2023, 42(9): 4559-4572.
[15]	王晨, 白浩良, 康雪. 大功率UV-LED散热与纳米TiO₂光催化酸性红26耦合系统性能[J]. 化工进展, 2023, 42(9): 4905-4916.