Skip to main content
SUPERVISOR
امیر صرافی (استاد راهنما) محمدرضا احسانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mina Mohammadrafi
مینا محمدرفیع

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Simulation of packed columns and extraction of copper in this column
packed liquid-liquid extraction column is a type of liquid-liquid extraction devices in which a soluble passed from the feed phase to the solvent phase. Due to the low space requirements and higher efficiency with respect to mixer-settler, this system can be used for the solvent extraction stage in copper mining. In this study, using computational fluid dynamics (CFD), packed columns simulate and the performance of these columns has been investigated in two stages. In the first phase, packed column hydrodynamics and in the second phase, mass transfer in these columns was investigated. A three-dimensional simulation, unstable and two-phase (liquid-liquid) was carried out. In this study Eulerian- Eulerian method is used. Continuity and momentum equations given the drag force using finite volume have been resolved. Both phases were considered turbulent and k-? turbulent flow model is used. The simulation results are in good agreement with the experimental data reported in the papers. After validation of the model, the effect of parameters such as the presence and size of the fillers, continuous and dispersed phases flow rate and the average diameter of the dispersed phase droplets on hydrodynamics and mass transfer of packed liquid-liquid extraction columns was investigated. The simulation results showed that the filler presence in liquid-liquid extraction columns causes increase efficiency and with reduce of the columns filler size, dispersed phase hold-up, therefore percent of the column extraction increases. According to the results, average diameter of the dispersed phase can influence the performance of the packed extraction column so that the increase in this parameter increases the hold-up and then turbulent occurs in the column. Also increasing the average diameter of dispersed phase droplets reduced the percentage of copper extraction in liquid-liquid extraction columns. The simulation results showed that an increase in the phases flow rate (In each case keep constant the other phase flow rate) increase dispersed phase hold-up and whatever continuous phase mass flow to the dispersed phase mass flow ratio increases, the dispersed phase extraction percentage decreases. By examining the results, a linear relationship to predict the amount of extraction in the packed liquid-liquid extraction column was obtained with 17.5 mm filler. Keywords : packed column, simulation, hydrodynamics, hold-up.
ستون استخراج مایع- مایع پرشده نوعی از دستگاه های استخراج مایع- مایع است که در آن یک حل شونده از فاز خوراک به فاز حلال منتقل می شود. به علت فضای مورد نیاز کم و بازدهی بالاتر نسبت به میکسرستلر می توان از این دستگاه جهت مرحله استخراج حلالی در استخراج مس استفاده کرد. در این مطالعه به کمک دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)، یک ستون پرشده شبیه سازی و در دو مرحله عملکرد این ستون ها بررسی شده است. در مرحله اول هیدرودینامیک ستون پرشده و در مرحله دوم انتقال جرم در این ستون ها مورد بررسی قرار گرفت. شبیه سازی به صورت سه بعدی، ناپایا و دو فازی (مایع- مایع) انجام شد. در این پایان نامه روش اولرین- اولرین بکار برده شده است. معادلات پیوستگی و ممنتوم با در نظرگرفتن نیروی دراگ به کمک روش حجم محدود حل شده اند. هر دو فاز مغشوش درنظرگرفته شده و مدل جریان توربالنت بکار رفته است. نتایج شبیه سازی تطابق خوبی با داده های تجربی گزارش شده در مقالات دارد. بعد از اعتبارسنجی مدل، تأثیر پارامتر هایی نظیر حضور و اندازه پرکن ها ،دبی فازهای پیوسته و پراکنده و قطر متوسط قطرات فاز پراکنده بر هیدرودینامیک و انتقال جرم ستون های استخراج مایع- مایع پرشده بررسی شد. نتایج این شبیه سازی نشان داده حضور پرکن در ستون های استخراج مایع- مایع موجب افزایش بازده این ستون ها شده و با کاهش اندازه این پرکن ها، ماندگی فاز پراکنده و نتیجتاً درصد استخراج ستون نیز افزایش می یابد.با توجه به نتایج می توان دریافت که قطر متوسط فاز پراکنده تأثیر بسزایی بر عملکرد ستون استخراج پرشده دارد بطوری که افزایش این پارامتر ابتدا موجب افزایش ماندگی و سپس وقوع پدیده طغیان در ستون می شود.همچنین افزایش قطر متوسط قطرات فاز پراکنده باعث کاهش درصد استخراج مس در ستون های استخراج مایع- مایع پرشده می شود. نتایج در این شبیه سازی نشان دادند افزایش دبی فازها (در هر مورد با ثابت نگه داشتن دبی فاز دیگر) موجب افزایش ماندگی فاز پراکنده می شود و همچنین هرچه نسبت دبی جرمی فاز پیوسته به دبی جرمی فاز پراکنده افزایش یابد، درصد استخراج فاز پراکنده کاهش پیدا می کند. با بررسی نتایج رابطه ای خطی برای پیش بینی مقدار درصد استخراج در ستون استخراج مایع- مایع پرشده با پرکن 5/17 میلیمتری بدست آمد. کلمات کلیدی: ستون پرشده، شبیه سازی، هیدرودینامیک، ماندگی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی