Qué responde: convierte tres datos de proceso —caudal acuoso, relación O/A y caudal específico de sedimentación— en el área del sedimentador, sus dimensiones en planta, el volumen del mezclador y el inventario de orgánico que queda retenido en la banda de dispersión. También entrega el volumen del mezclador con un 20 % de borde libre, que es la cifra que se usa en la práctica para dimensionar el casco.
A mixer-settler is sized by two independent numbers: the settler area, which has to allow the dispersion to separate at your flows, and the mixer volume, which has to keep the phases in contact long enough for mass transfer. This calculator gives you both, plus the plan dimensions for a stated length-to-width ratio and a first estimate of the organic inventory sitting in the settlers.
Results
The results appear here and update as you type. Each result is followed by the conditions under which it holds.
How to use it
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Get a settling test first
Shake your actual organic and aqueous together, stop agitation, and time the separation. The specific throughput you enter must come from that test, not from a generic table — phase disengagement behaviour changes with the extractant, the diluent and anything surface-active in the feed.
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Set the O/A ratio from the chemistry
Work out the ratio from the metal mass balance and the organic's loading capacity before you size anything.
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Size the settler from total flow
Total flow is aqueous plus organic. Under-sizing the settler is the classic cause of a circuit that works at bench scale and floods at pilot scale.
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Size the mixer from residence time
Mixer volume follows from total flow and the mixing time you want. Check that the resulting mixing energy density is enough to disperse the phases but not so high that it produces a stable emulsion.
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Allow for the dispersion band
The band is where crud accumulates and where the interface moves when flows vary. Give it depth and give the settler a skimming point.
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Check the organic inventory
Every litre of dispersion holds organic that you have paid for. Reducing band volume cuts inventory but also cuts your tolerance to flow upsets — that trade-off is a design decision, not an accident.
Formulas used
Q_total = Q_aqueous × (1 + O/A)
Settler area A = Q_total / specific throughput
W = sqrt(A / (L:W)) L = W × (L:W)
V_mixer = Q_total × (τ / 60)
V_band = A × band depth
Organic in band = V_band × organic fractionAssumptions & applicability
- Steady-state design flows. No allowance is made here for flow surges, start-up, or the temporary loss of circulation that a blocked line causes.
- One settler per stage. Recycles and any internal aqueous recycle are not included in the total flow — add them before entering the figures.
- Specific throughput is an input you must supply from your own settling test. It is the single most influential and least certain number in this calculation.
- Settler area is based on plan area only; the effect of internals, picket fences, baffles and weirs on the effective settling area is not modelled.
- Mixer volume includes no freeboard in the main figure; a separate line adds 20%. It also ignores the effect of impeller type on mixing intensity.
- Organic inventory counts the band only. Organic held in the settlers' continuous layer, in the mixers, in pipework and in the crud layer is additional.
FAQ
What specific throughput should I use for a mixer-settler?
For solvent extraction settlers the usual design band is 2 to 5 m³/m²·h, with slower-settling systems at the low end. Treat that as a starting range and not a specification: the correct value comes from a settling test on your own organic and aqueous, because interfacial tension, temperature and any surface-active contamination all change how fast the dispersion separates.
Why does my settler flood even though the area looks adequate?
The most common cause is an effective area much smaller than the plan area — short-circuiting path, a badly placed feed distributor, or a weir arrangement that is not pulling evenly. Crud accumulation at the interface and increased organic viscosity at low temperature are the other frequent causes.
Is a longer mixer residence time always better?
No. Beyond the point where the phases reach equilibrium, extra mixing time buys no additional mass transfer but does break droplets into smaller ones, which slows disengagement and raises entrainment. Find the mixing time at which the outlet concentration stops improving, then allow a modest margin.
Equipment sized with this calculation
Further reading
Reference entry TL-MIXER-SETTLER-SIZING. The calculator returns a pre-feasibility number. For a quotation we need the feed assay, throughput, medium and temperature — and, where the result hinges on it, test data from your own material.
Cómo usar este resultado
Qué es este número — y qué no es. Es el área en planta de sedimentador necesaria para tu caudal y velocidad de sedimentación declarados, y el volumen de mezclador para la dispersión que pediste. No es un tamaño de compra: se especifica el tamaño estándar inmediato superior, más 15–20 % de margen por crud y por caudal futuro.
Úsalo para decidir. Si el área calculada exige un sedimentador de más de unos 6 m de largo, casi siempre conviene partir en dos etapas antes que construir una sola caja larga: mezclar a lo largo de un sedimentador largo es lo que destruye la eficiencia de etapa. Si el volumen de mezclador por etapa supera 3× el del sedimentador, revisa el tiempo de residencia: puedes estar sobremezclando y re-dispersando lo que ya se había separado.
Dónde falla. La velocidad de sedimentación es el dato que la gente supone. Debe salir de un ensayo de sedimentación en laboratorio con tu par orgánico/acuso real, a tu temperatura y con tu carga de crud; un valor genérico de 0,15 m/min deja corto cualquier circuito con finos.
Siguiente. Ver Diseño de mezclador-decantador: dimensionamiento, etapas y selección para dimensionamiento y arreglo de etapas, o haz el ensayo y envíanos la curva: dimensionamos contra ella.
Send the campaign results — we return the configuration, the calculation and what we would change in the next test round.
Qué calcula
El cálculo parte del caudal total de las dos fases y reparte ese caudal entre la etapa de mezcla y la de separación. Del lado del sedimentador obtiene un área por etapa, y de ahí el ancho y el largo a partir de la relación largo:ancho elegida. Del lado del mezclador obtiene el volumen necesario para un tiempo de residencia dado. Al final estima cuánto orgánico queda inmovilizado en la banda, que es un dato de inventario y de costo, no de capacidad.
Datos de entrada
- Caudal acuoso en m³/h, sin reciclos internos.
- Relación O/A, adimensional, que fija el caudal de orgánico.
- Caudal específico del sedimentador en m³/m²·h, proveniente de una prueba de sedimentación.
- Tiempo de residencia en el mezclador en minutos.
- Relación largo:ancho del sedimentador y profundidad de la banda de dispersión en mm.
- Fracción de orgánico en el caudal total, en %.
Cómo se calcula
El caudal total suma las dos fases:
Q_total = Q_aqueous × (1 + O/A)
El área del sedimentador por etapa se obtiene dividiendo ese caudal por el caudal específico, que se expresa en m³/(m²·h):
A = Q_total / caudal específico
Con la relación largo:ancho se resuelve el ancho y de ahí el largo:
W = sqrt(A / (L:W)) y L = W × (L:W)
El volumen del mezclador sale del tiempo de residencia:
V_mixer = Q_total × (τ / 60)
El volumen líquido del sedimentador se estima con la banda: V_band = A × profundidad de banda, y el orgánico retenido en ella, orgánico en banda = V_band × fracción de orgánico.
Cómo leer el resultado
El área es por etapa, no del circuito: multiplíquela por el número de etapas para obtener la huella total. Revise también la forma: un sedimentador muy alargado gana recorrido pero reparte peor la alimentación, y uno muy corto favorece los caminos preferenciales. El volumen del mezclador con borde libre es el que se compara con el catálogo del fabricante. El inventario de orgánico de la banda suele sorprender: es sólo una parte del total, porque falta el orgánico de la capa continua, de los mezcladores, de las tuberías y de la capa de crud, pero es la parte que se pierde o se degrada en cada parada.
Errores frecuentes
- Usar el caudal acuoso como caudal total y olvidar el orgánico, con lo que el área sale entre un 20 % y un 50 % corta según la relación O/A.
- Adoptar un caudal específico de tabla en lugar de medirlo. Es el número más influyente y el menos cierto de todo el cálculo.
- Ampliar el sedimentador cuando el problema es el distribuidor de alimentación o la acumulación de crud, no el área.
- Alargar el tiempo de mezcla para “asegurar” el equilibrio: más allá del punto de equilibrio sólo se gana emulsión más fina y más arrastre.
Si la prueba de sedimentación todavía no existe, ese es el trabajo previo: una probeta graduada, el orgánico y el acuoso reales, la temperatura de operación y la lectura de la velocidad de descenso de la interfase. Con esa curva el caudal específico deja de ser un supuesto.