[科普中国]-脉冲萃取柱

脉冲萃取柱是进行液-液萃取的柱式设备之一，与混合澄清槽相比，柱式萃取设备具有占地面积小、液料停留时间短、处理能力大、排污便利、容易保证临界安全、达到平衡时间短及封闭性能好等特点。其缺点是停车时会破坏平衡，需要重新启动，另外需要较高的屏蔽设备室。

一、常用系统

常用的脉冲萃取柱系统主要包括以下4个独立的部分：1.脉冲萃取柱系统；2.脉冲萃取柱的物料进出和计量系统（包括有机相的气体提升进料系统、水相进料的气体提升进料系统及水相出料气体提升卸料系统）；3.脉冲系统；4.吹气法测量脉冲萃取柱参数系统。

二、脉冲萃取柱的流体力学

脉冲萃取柱中两相逆流运行，完成传质后分相。萃取柱传质效率的高低、处理能力的大小主要取决于两相的流体力学特性。脉冲萃取柱的流体力学特性与体系的物理性质、设备结构及操作条件有关。一般说来，对两相密度差较大、连续相黏度较小及界面张力较大的体系，处理能力较大；反之则处理能力较小。当设备结构及所处理的体系确定时，脉冲萃取柱的流体力学特性主要取决于脉冲强度和两相流速。

三、脉冲萃取柱的操作运行

（一）充柱、启动、酸过渡、冷料过渡

1.充柱

脉冲筛板柱操作的第一步是要进行充柱。对于采用有机相连续的脉冲萃取柱应使用有机相充柱。充柱前，下澄清段应加入硝酸进行水封，防止有机相从水相口流出。对于水相为连续相的脉冲萃取柱，可用稀硫酸充柱。

2.启动

充柱结束后，启动空气脉冲发生器。调节脉冲频率和压空气源压力，即输入脉冲强度，使脉冲强度达到规定值，使之处于最佳运行条件。

3.酸过渡

按正常操作的要求，引入除料液以外的其他各物流流量，同时打开水相出口阀门。使用调节器调节水相出口阀门的开度，稳定脉冲萃取柱的界面。此时脉冲柱进入酸过渡阶段，当系统达到酸平衡后，即可进冷铀物料。

4.冷料过渡

酸平衡后，引入冷铀料液（流量由小到大，逐渐提高），脉冲筛板柱即进入正常运行。

（二）正常运行操作

脉冲筛板柱的运行操作不同于混合澄清槽，它要求严格的流比控制、界面控制，因此操作相对较难。一般都用自控系统进行调节控制。脉冲柱正常运行时的主要控制参数是脉冲强度（频率和压空压力），各液流流比和界面高度，其次还有萃取液的油浓度、柱温等参数。

（三）停车时冷料过渡、顶柱、排污、倒空、清洗

1.冷料过渡（置换）

冷料过渡包含两个意思，一是用放射性很低的铀溶液代替放射性高的料液运行，置换脉冲柱内溶液的放射性，即平常所说的“热-冷”过渡，二是用硝酸代替放射性很低的铀溶液置换脉冲柱内的铀和钚，这就是通常所说的冷料过渡（置换）。

2.顶柱

当脉冲柱置换合格后，加大水相流量，停止有机相进料，关闭水相出口阀。将脉冲柱内的有机相全部顶出，这个过程称为顶柱。对顶柱过程排出的有机相进行洗涤或再生，以便再次开车时使用。

3.排污

脉冲柱在运行过程中产生许多界面污染物，在脉冲柱倒空后部分污染物粘附在板段筛孔上，难以除去。所以在顶柱结束后，用稀酸把界面污染物浮起来，通过排污口将界面污染物排出。污染物中含有较多的铀、钚和裂片元素等，要对其中的铀和钚进行简单的回收处理，然后作废液排放。

4.倒空

排污后脉冲柱内的水相通过倒空装置转到专用设备中。分析其中的铀、钚含量和放射性，并根据分析结果决定去向。

5.清洗

脉冲柱倒空后，要分别用稀硝酸、稀碱进行适当的交替清洗，降低设备的放射性水平，以满足下次生产或检修的要求1。

本词条内容贡献者为:

宋培峰 - 高级工程师 - 环境保护部核与辐射安全中心