旋流萃取器流場(chǎng)及性能研究

（常州大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 江蘇省綠色過(guò)程裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇常州 213164）

0 引言

液液萃取是重要的化工分離單元操作，廣泛應(yīng)用于石油化工、生物醫(yī)療和環(huán)境工程等領(lǐng)域。常用的萃取設(shè)備如塔設(shè)備、混合澄清槽［1-2］存在級(jí)效率低、體積龐大的缺點(diǎn)，而離心萃取器［3-4］雖效率高但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，且這些設(shè)備普遍存在液泛、溝流、偏流等流體力學(xué)特性方面的問(wèn)題，隨著工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，研發(fā)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越的萃取設(shè)備具有重要意義。

FENG等［5］提出開(kāi)發(fā)巧妙的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生旋流可增加流體間的接觸面積。陳永強(qiáng)等［6］設(shè)計(jì)的旋流萃取分離機(jī)解決了電脫鹽廢水含油量超標(biāo)的問(wèn)題，但內(nèi)設(shè)運(yùn)動(dòng)部件，耗費(fèi)電力，維修不便。MA等［7］利用轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)微通道萃取器，內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)加速液滴的碰撞，兩相充分混合，可達(dá)2.9級(jí)萃取效果，但該系統(tǒng)復(fù)雜且不便連續(xù)化生產(chǎn)。

上述設(shè)備是利用運(yùn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生旋流內(nèi)的湍流和對(duì)流特性使兩相混合均勻，提高傳質(zhì)效果。本文基于導(dǎo)流產(chǎn)生的旋流來(lái)強(qiáng)化傳質(zhì)特性，設(shè)計(jì)出一種新型的以旋流器為基礎(chǔ)元件的旋流萃取器，其具有體積小、操作簡(jiǎn)單、便于連續(xù)化生產(chǎn)的特點(diǎn)。區(qū)別于上述傳統(tǒng)設(shè)備，旋流萃取器是靜設(shè)備，內(nèi)部流體既有湍流對(duì)流特性，兩相相對(duì)速度又很大，顆粒表面更新率高，能在強(qiáng)化傳遞過(guò)程的同時(shí)強(qiáng)化相分離過(guò)程。本文在旋流萃取器試驗(yàn)得到的壓力降-處理量關(guān)系數(shù)據(jù)驗(yàn)證模擬可靠性的基礎(chǔ)上，采用模擬的方法，以TBP-煤油萃取處理20%的醋酸廢水為例，探索旋流萃取器的流場(chǎng)、萃取性能及相分離性能。

1 試驗(yàn)方法

本文以工業(yè)醋酸廢水為原料液，TBP-煤油為萃取劑作為試驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)象，TBP與煤油的混合比為1：1，考慮到傳質(zhì)方向由連續(xù)相到分散相的傳質(zhì)系數(shù)要高于由分散相到連續(xù)相［8］，所以用輕相萃取劑來(lái)起旋。試驗(yàn)結(jié)構(gòu)如圖1所示，試驗(yàn)流程如圖2所示，萃取劑經(jīng)泵1抽入從旋流萃取器的切向入口流入，原溶液經(jīng)泵2吸入從中心進(jìn)料管的環(huán)形入口流入，再經(jīng)過(guò)三層環(huán)狀小孔，霧化成小液滴與萃取劑混合，較大的壓降使混合溶液在腔體內(nèi)（見(jiàn)圖1）呈螺旋線型高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力場(chǎng)。混合溶液隨外旋流沿著器壁做自上而下的螺旋式運(yùn)動(dòng)，重相在重力的作用下分離到器壁，從底流口排出，溶質(zhì)組分溶于萃取劑，產(chǎn)生徑向位移，隨輕相進(jìn)入到內(nèi)旋流區(qū)域，自下而上運(yùn)動(dòng)，從溢流口排出。本文通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)1，2分別測(cè)量萃取劑和原溶液的進(jìn)口流量，壓力表1～4分別測(cè)定切向入口、底流口、環(huán)形入口、溢流口的壓力，從而可計(jì)算出壓力降，進(jìn)而驗(yàn)證試驗(yàn)與模擬之間的可靠性。

圖1 旋流萃取器試驗(yàn)結(jié)構(gòu)Fig.1 Test structure of swirling extractor

圖2 試驗(yàn)流程Fig.2 Test flow chart

2 數(shù)值模擬方法

2.1 物理模型及網(wǎng)格劃分

本工作中的旋流萃取器以實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的旋流萃取元件［9］為基礎(chǔ)物理模型，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，圖3示出本文的物理模型，具體結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)表1。利用Gammbit軟件，采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格分塊劃分該模型，經(jīng)網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證，確定該結(jié)構(gòu)計(jì)算域的總網(wǎng)格數(shù)為21萬(wàn)，質(zhì)量均在0.1～0.5之間。

表1 旋流萃取器的結(jié)構(gòu)參數(shù)Tab.1 Structural parameters of swirling extractor mm

圖3 旋流萃取器結(jié)構(gòu)示意Fig.3 Schematic structural diagram of swirling extractor

2.2 模型選擇和邊界條件

本文旋流萃取設(shè)備中三維流場(chǎng)的數(shù)值模型：多相流模型為Eulerian模型，湍流模型為雷諾應(yīng)力模型，加載群體平衡（PBM）模型［10-11］，設(shè)置不包含化學(xué)反應(yīng)的溶質(zhì)組分運(yùn)輸模型，傳質(zhì)源項(xiàng)通過(guò)UDF導(dǎo)入FLUENT。本文模擬的是TBP-煤油萃取醋酸廢水的過(guò)程，原料液密度為1 098 kg/m3，動(dòng)力黏度為1.22 mPa·s，表面張力為29.58 mN/m。萃取劑的密度為 870 kg/m3，動(dòng)力黏度為 2.4 mPa·s，表面張力為24 mN/m。

旋流萃取器的2個(gè)入口均為速度入口，并假設(shè)入口速度在入口截面上均勻分布，出口均為壓力出口，設(shè)置中心進(jìn)料管內(nèi)醋酸水的體積分?jǐn)?shù)為1，切向入口處的煤油體積分?jǐn)?shù)為1。設(shè)置煤油的入口粒徑為30 μm。壁面采用無(wú)滑移處理，方程均采用二階迎風(fēng)差分格式計(jì)算，收斂精度為10-6。

2.3 數(shù)值模擬的可靠性驗(yàn)證

壓力降是衡量旋流萃取器性能的一個(gè)重要的參數(shù)。本工作中的壓力損失主要有溢流壓力損失Δ P1和底流壓力損失Δ P2兩種。溢流壓力損失即旋流萃取器切向入口與溢流管口的壓力差，底流壓力損失即環(huán)隙形中心進(jìn)料管入口與底流口的壓力差。由于環(huán)隙入口要經(jīng)過(guò)多層小孔，使得底流壓力降相對(duì)于溢流壓力降要略偏大一些。

圖4示出了試驗(yàn)與模擬過(guò)程中總處理量和壓力降的關(guān)系曲線，由圖可見(jiàn)，隨著總處理量的增大，旋流萃取器的壓力損失呈現(xiàn)冪函數(shù)式上升趨勢(shì)，這是由于處理量的增大意味著入口速度的增大，即旋流速度也在提高，混合溶液之間及其對(duì)器壁的碰撞變得更為劇烈，造成了更多的能量耗散。

圖4 總處理量與壓力降的關(guān)系Fig.4 Relationship between the total treatment capacity and pressure drop

本文通過(guò)試驗(yàn)值與模擬值中的總處理量與壓力降的關(guān)系來(lái)驗(yàn)證模擬的可靠性，試驗(yàn)值確定的是底流壓力降。由圖4可見(jiàn)，模擬和試驗(yàn)的壓力降隨處理量的變化趨勢(shì)相一致，通過(guò)擬合數(shù)據(jù)，得到了旋流萃取器的總處理量和底流壓力損失的關(guān)系為Δ P2=0.032Qi1.908，這一定程度上反映了模擬能夠反映真實(shí)流場(chǎng)情況。但模擬壓力降相對(duì)偏低，主要原因是旋流萃取器加工誤差和模擬過(guò)程并未考慮試驗(yàn)裝置流程中儀表和管路的壓力損失，且處理量越大，摩擦損失越嚴(yán)重。

3 旋流萃取器兩相流場(chǎng)分析

3.1 速度場(chǎng)分布

為了便于研究旋流萃取器各分速度沿徑向的分布規(guī)律，將其切向速度Vθ、軸向速度Vz、徑向速度Vr用入口速度Vin無(wú)量綱化，Vin=6 m/s，徑向位置r用旋流萃取器的筒體半徑R無(wú)量綱化。

切向速度反映旋流萃取器運(yùn)動(dòng)的快慢。圖5示出了切向速度沿徑向的分布規(guī)律，可以發(fā)現(xiàn)：柱段部分呈非對(duì)稱分布，而錐段部分呈現(xiàn)軸對(duì)稱分布，但兩者邊壁位置上的切向速度均為0。柱段部分與切向入口連接處的速度最大，這是由于流體剛進(jìn)入腔體時(shí)靜壓頭轉(zhuǎn)化成動(dòng)能而使得速度增加。錐段部分切向速度呈現(xiàn)M形分布，隨徑向半徑的增大，切向速度先增大后減小，在溢流管邊壁處達(dá)到最大值，這符合強(qiáng)制渦v=cr，準(zhǔn)自由渦v=crn（n＜1）的切向速度分布規(guī)律。

圖5 切向速度沿徑向的分布規(guī)律Fig.5 Distribution law of tangential velocity along the radial direction

與常規(guī)旋流器相比，該結(jié)構(gòu)的切向速度分布規(guī)律有2個(gè)不同點(diǎn)：（1）沿著z=260 mm的截面開(kāi)始觀察，隨著離底流口的距離在減小，其切向速度的峰值是先減小后增大，而常規(guī)旋流器的切向速度峰值是一直衰減的，這說(shuō)明該結(jié)構(gòu)一定程度上彌補(bǔ)了旋流所帶來(lái)的能量耗散，增加了自然旋風(fēng)長(zhǎng)，而造成這種現(xiàn)象的本質(zhì)原因是該結(jié)構(gòu)的錐角比較?。唬?）中心軸處的切向速度不為0，這是由于該結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)中心與物理位置中心不在同一位置。

軸向速度是導(dǎo)致流體運(yùn)動(dòng)方向變化的主要原因。它整體呈軸對(duì)稱分布，體現(xiàn)了2個(gè)軸向出口的流動(dòng)情況，圖6示出了旋流萃取器的軸向沿徑向的分布規(guī)律，軸向速度需要分為2個(gè)方向：（1）在重力作用下沿旋流萃取器的邊壁流向底流管的下降流（Vz＜0 m/s）；（2）沿中心軸流向溢流管的上升流（Vz＞0 m/s）。

圖6 軸向速度沿徑向的分布規(guī)律Fig.6 Distribution of axial velocity along the radial direction

與常規(guī)旋流器相比，該旋流萃取器的軸向分布不同之處有：其下降流不僅分布在旋流萃取器的器壁和底流管口處，還分布在溢流管壁的底部以及靠近底流口的中心軸向區(qū)域。溢流管壁底部出現(xiàn)下降流且所占區(qū)域非常小，表明旋流萃取器局部區(qū)域出現(xiàn)循環(huán)流，這是由于中心進(jìn)料管和切向入口壓力均大于溢流管處的壓力以及附壁效應(yīng)導(dǎo)致?？拷琢骺谖恢玫妮S向速度明顯大于靠近柱段部分的軸向速度，這說(shuō)明底流口附近的流體正在由切向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成軸向運(yùn)動(dòng)，隨著離底流口的距離逐漸增加，中心軸區(qū)域的下降流也在減小，說(shuō)明回流減少，在z=100 mm截面處回流現(xiàn)象消失。溢流管處軸向速度大于0，萃取相在萃取劑的帶動(dòng)下向上流動(dòng)，對(duì)萃取相的輸出是有利的。在底流管處軸向速度大于0的區(qū)域急劇減小，多數(shù)流體向下流動(dòng)，這對(duì)萃取余相的輸出是有利的，是一個(gè)有利于相分離的過(guò)程。

徑向速度影響旋流萃取器的相分離程度。其數(shù)值遠(yuǎn)小于切向速度和軸向速度，這是因徑向運(yùn)動(dòng)距離偏短造成的。徑向速度在離心力的作用下，它的運(yùn)動(dòng)方向指向壁面，在向心浮力的作用下，它的運(yùn)動(dòng)方向指向中心軸，所以一方面它促進(jìn)沉降運(yùn)動(dòng)，一方面又會(huì)造成返混、夾帶的現(xiàn)象。圖7示出了旋流萃取器沿徑向的分布規(guī)律，可以發(fā)現(xiàn)：柱段部分的徑向速度呈現(xiàn)軸對(duì)稱分布，錐段部分在內(nèi)旋流區(qū)域的徑向速度呈現(xiàn)中心對(duì)稱分布，且中心區(qū)域徑向速度梯度相對(duì)于外旋流區(qū)域速度變化量比較大，說(shuō)明錐段的內(nèi)旋流區(qū)域是旋流萃取器完成相分離過(guò)程的有效區(qū)域。

圖7 徑向速度沿徑向的分布規(guī)律Fig.7 Distribution law of radial velocity along the radial direction

與常規(guī)旋流器相比，該旋流萃取器的徑向速度分布有2個(gè)不同點(diǎn)：（1）徑向速度的峰值出現(xiàn)在流體從3層小孔剛流入柱段區(qū)域的區(qū)域，而常規(guī)旋流器的徑向速度峰值出現(xiàn)在柱段與錐段交界面處附近，這是由于該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)導(dǎo)致，這個(gè)區(qū)域較大的徑向速度可以使得連續(xù)相和分散相充分混合，讓溶質(zhì)組分更好地分散到萃取劑中去；（2）從分布波動(dòng)程度上看，在溢流管和底流管區(qū)域處的徑向速度波動(dòng)僅為Vin的0.01～0.06，這比一般旋流器的徑向速度波動(dòng)要小，這說(shuō)明該結(jié)構(gòu)的溢流和底流段區(qū)域流場(chǎng)穩(wěn)定，有利于輕相和重相的穩(wěn)定輸出。

3.2 湍流特性

旋流萃取器內(nèi)部的湍流特性影響液滴的碰撞機(jī)率和碰撞強(qiáng)度，與液滴聚并或者破碎現(xiàn)象的發(fā)生有著直接聯(lián)系，因此本文在旋流萃取器入口處入射粒徑為30 μm的油滴，并選取了柱段z=260 mm和錐段z=220 mm的兩個(gè)截面來(lái)研究液滴直徑和湍動(dòng)能的變化規(guī)律。從圖8可見(jiàn)，柱段位置的湍動(dòng)能隨著徑向位置的增大，先減小再增大，而液滴粒徑隨著徑向位置的增大，先增大后減小，最小粒徑存在于器壁處。從圖9可見(jiàn)，錐段位置的湍動(dòng)能隨著徑向位置的增大而增大，而液滴粒徑隨著徑向位置的增大而減小。這個(gè)現(xiàn)象表明湍動(dòng)能影響液滴的聚結(jié)破碎行為，湍動(dòng)劇烈則液滴容易破碎，湍動(dòng)小則液滴傾向聚結(jié)。當(dāng)流場(chǎng)內(nèi)部湍流運(yùn)動(dòng)劇烈時(shí)，液滴表面受到速度脈動(dòng)和壓力脈動(dòng)引起的慣性力以及強(qiáng)剪切力的作用，導(dǎo)致液滴的變形，將破碎成更小的液滴。當(dāng)流場(chǎng)內(nèi)部湍動(dòng)較小時(shí)，在停留時(shí)間足夠的情況下會(huì)造成液滴的聚結(jié)。

圖8 z=240 mm的柱段截面湍動(dòng)能與油滴粒徑分布Fig.8 Distribution of diameter of oil droplets and turbulent kinetic energy at the section of z=240 mm in the column

圖9 z=220 mm的錐段截面湍動(dòng)能與油滴粒徑分布Fig.9 Distribution of diameter of oil droplets and turbulent kinetic energy at the section of z=220 mm in the cone

4 結(jié)果與討論

4.1 液液比對(duì)萃取效率的影響

對(duì)于旋流萃取器來(lái)說(shuō)，兩相流量比不僅直接影響萃取效率，還對(duì)經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生重要影響，故研究?jī)上嗟牧髁勘仁潜匾?。萃取效率Ec［12］表示的是萃取過(guò)程中被萃取組分從原始溶劑中轉(zhuǎn)入到有機(jī)溶劑（萃取劑）的量與原始溶劑中被萃取組分的百分比。

本工作中的Ql/Qh代表著輕相入口的體積流量Ql與重相入口的體積流量Qh之比。當(dāng)原料液的體積流量為1.35 m3/h時(shí)，使得液液比分別為0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，2.0。圖 10 示出了液液比對(duì)萃取效率影響的模擬結(jié)果，隨著液液比的增大，萃取效率一直在增大，Ql/Qh＞1時(shí)增幅減緩，這是因?yàn)橐阂罕鹊脑黾右环矫嬖黾恿朔稚⑾嘁旱魏瓦B續(xù)相接觸的幾率，另一方面也會(huì)在一定的程度上降低傳質(zhì)推動(dòng)力。當(dāng)液液比過(guò)大時(shí)，一方面組分從原料液中轉(zhuǎn)移到萃取劑中去，整體呈現(xiàn)飽和狀態(tài)，對(duì)于醋酸水-TBP煤油萃取體系還會(huì)極易導(dǎo)致油包水現(xiàn)象，另一方面多消耗萃取劑，影響經(jīng)濟(jì)效益。

圖10 液液比對(duì)萃取效率的影響Fig.10 Effect of Ql /Qh on extraction efficiency

4.2 總處理量對(duì)萃取效率的影響

圖11示出了原料液和萃取劑的體積流量比為1：1的條件下，改變總處理量為1.08，1.62，2.16，2.70，3.24，3.78 m3/h時(shí)得到的萃取效率的數(shù)值模擬規(guī)律曲線，可以發(fā)現(xiàn)在液液比一定的條件下，隨總處理量的增加，萃取效率先增大后增幅減緩。這些變化是由于旋流萃取器內(nèi)部的湍動(dòng)情況決定的，通過(guò)圖12分析不同處理量下的湍動(dòng)能變化，發(fā)現(xiàn)在低處理量的時(shí)候，湍動(dòng)能很小，液滴之間的相互碰撞幾率變小而導(dǎo)致傳質(zhì)性能不好，萃取效率不高，而總處理量的增大導(dǎo)致湍動(dòng)能的增加，這就意味著湍流劇烈會(huì)引起界面擾動(dòng)，液滴會(huì)產(chǎn)生震蕩，能強(qiáng)有效地加快液滴的破碎（見(jiàn)圖8，9），使得連續(xù)相中的溶質(zhì)充分得對(duì)流擴(kuò)散，減小濃度差帶來(lái)得傳質(zhì)阻力，這些現(xiàn)象會(huì)大大促進(jìn)界面更新，增加兩相接觸面積，強(qiáng)化傳質(zhì)過(guò)程，提高萃取效率，直到達(dá)到溶液的飽和狀態(tài)后萃取效率保持不變。

圖11 總處理量與萃取效率的關(guān)系Fig.11 Relationship between the total treatment capacity and extraction efficiency

圖12 不同處理量下z=220 mm截面處的湍動(dòng)能Fig.12 Turbulent kinetic energy at the section of z=220 mm under different treatment capacities

在單級(jí)旋流萃取器的基礎(chǔ)上，希望增加多級(jí)串聯(lián)的旋流萃取器來(lái)達(dá)到萃取塔的效率，常委洪等［13］對(duì)填料塔萃取醋酸廢水溶液的處理使得萃取劑高達(dá)95%，其填料高度為2 000 mm，半徑為40 mm。多級(jí)旋流萃取器可達(dá)到的萃取效率ET公式為［14］：

式中 ET——多級(jí)萃取效率；

ETj——第j級(jí)萃取效率。

假設(shè)每級(jí)旋流萃取效率一樣，則在液液比為1：1，總處理量為3.24 m3/h時(shí)，只需2.16級(jí)，取3級(jí)旋流萃取器串聯(lián)便能達(dá)到95%的萃取效率，其高為954 mm，相比常規(guī)萃取塔，該設(shè)備具有設(shè)備小、耗材少、占地面積小等的優(yōu)勢(shì)。

4.3 總處理量對(duì)相分離效率的影響

本工作的研究目的除了在合理的條件下盡可能提高萃取效率，還需要得到原料液中的溶劑，因此相分離效率EP也是一個(gè)衡量旋流萃取器性能的重要參數(shù)。圖13示出了液液比1：1的條件下，改變總處理量為1.08～3.78 m3/h得到相分離效率的數(shù)值模擬曲線。

圖13 處理量與分離效率的關(guān)系Fig.13 Relationship between the total treatment capacity and phase separation efficiency

分離效率EP的公式如下：

常規(guī)萃取塔［15］的分散相存留分?jǐn)?shù)隨著流量的增大而增加，也就是代表了分離效率會(huì)隨著流量的增大而降低，分散相存留分?jǐn)?shù)越大就意味著該塔易于液泛，同時(shí)還會(huì)減小兩相間的傳質(zhì)推動(dòng)力。而旋流萃取器的相分離效率隨處理量的增大呈現(xiàn)先增后減的規(guī)律，在處理量為3.24 m3/h時(shí)達(dá)到最大值，但下降的幅度比上升的幅度略快一些。這體現(xiàn)了旋流萃取器在合適的條件下可以處理更多原料液的優(yōu)越性。

錐段是旋流萃取器分離的主要區(qū)域。圖14示出了不同處理量下的z=220 mm截面（錐段區(qū)域）的切向速度模擬結(jié)果，從圖中可以看出旋流萃取器的切向速度隨處理量的增大而增大，在外旋流區(qū)域切向速度的增幅比內(nèi)旋流區(qū)域的增幅大，這種差異會(huì)使得兩相更容易分離，從而提高分離效率。處理量小意味著切向速度小，將導(dǎo)致該旋流場(chǎng)無(wú)法產(chǎn)生足夠大的離心力使液液兩相分離。當(dāng)處理量過(guò)大時(shí)，雖離心力增大有利于分離，但過(guò)大的剪切力會(huì)引起流場(chǎng)內(nèi)部湍動(dòng)程度劇烈增加（見(jiàn)圖11），輕相更容易破碎成小液滴（見(jiàn)圖8，9），造成液液兩相返混現(xiàn)象，相分離效率下降。因此選取合適的處理量能得到較高的分離效率，就能較大程度地避免傳統(tǒng)塔的夾帶和液泛?jiǎn)栴}。

圖14 不同處理量下z=220 mm截面處的切向速度Fig.14 Tangential velocity at the section of z=220 mm under different treatment capacities

5 結(jié)論

（1）旋流萃取器的速度分布呈現(xiàn)基本軸對(duì)稱分布。切向速度的峰值隨著離底流口距離的減小，先減小后增大，一定程度上增加了自然旋風(fēng)長(zhǎng)。溢流管處軸向速度大于0，有利于萃取相的輸出，底流管處軸向速度大于0的區(qū)域急劇減小，有利于萃取余相的輸出。徑向速度的峰值出現(xiàn)在流體從3層小孔剛流入柱段區(qū)域的區(qū)域，有利于溶質(zhì)擴(kuò)散，增加相間接觸面積，有利于傳質(zhì)。

（2）湍動(dòng)能影響液滴的聚并破碎行為。湍動(dòng)劇烈時(shí)液滴破碎，湍動(dòng)小時(shí)液滴容易聚并。

（3）液液比的增大促進(jìn)連續(xù)相和分散相的接觸面積和接觸時(shí)間，提高萃取效率，但Ql/Qh＞1時(shí)增幅減緩，液液比過(guò)大會(huì)造成萃取相的過(guò)飽和，經(jīng)濟(jì)效益低。

（4）與常規(guī)填料萃取塔相比，旋流萃取器的處理量更大、體積更小。隨處理量的增加，分離效率先增加后降低，分離效率在處理量為3.24 m3/h達(dá)到最大值，萃取效率呈現(xiàn)遞增現(xiàn)象。不能片面追求較大的離心力來(lái)獲得較高的旋流速度，速度越高導(dǎo)致旋流萃取器內(nèi)部流場(chǎng)切向速度大和湍動(dòng)劇烈，液滴更易破碎，造成返混現(xiàn)象，選取合適的處理量能較大程度得避免傳統(tǒng)塔的夾帶和液泛的問(wèn)題。