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滴膜交替流动现象及其对液液萃取性能的影响

作　者: 胡雪沁
导　师: 刘春江
学　校: 天津大学
专　业: 化学工程
关键词: 液液萃取 滴膜交替流动 规整填料 传质单元高度 计算流体力学 工业实验
分类号: TQ028.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 24次
引　用: 1次
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内容摘要


在液液萃取过程中,分散相液滴在连续相中的流动方式对传质效率有着重要的影响,研究发现,当分散相呈现液滴-液膜-液滴-液膜……交替流动(简称滴膜交替流动)时,传质效率可以得到大大提高,为此开发了一种可以实现滴膜交替流动的组合规整填料并对其传质性能进行了研究。论文首先采用实验的方法对新型规整填料的萃取性能进行了测试。实验在φ150mm的填料萃取塔中进行,实验体系为30%磷酸三丁酯(简称TBP)+煤油-醋酸-水。实验测定了不同操作条件下不同填料的表观传质单元高度,结果表明:在相同的操作条件下,组合规整填料的表观传质单元高度较鲍尔环填料平均降低了58%。第二,本文还通过计算流体力学(CFD)方法,对滴膜交替流动现象进行了流动与传质性能模拟,作为对比,同样模拟了传统规整填料的单液滴传质。采用的物系为中等界面张力的乙酸丁酯-丙酮-水。模拟结果表明:采用滴膜交替流动的方式,计算所得进出口浓度差比波纹板要大10.8%,从另一个角度说明采用滴膜交替流动方式具有一定的优越性。在实验室研究及理论研究的基础上,利用新型填料进行了初步的工业实验,对某药厂的醋酸废水的进行了萃取实验。初步实验结果表明,当废水中醋酸浓度大于3%时,新型填料优势并不明显,但当废水中醋酸浓度低于3%时,采用新型填料的萃取率最高比原工业装置的350Y填料高21%。工业实验发现固定油水两相流量比为1:1,当两相流量均为0.15m3/h时的萃取率最高。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 文献综述  8-22
  1.1 概述  8-12
    1.1.1 溶剂萃取的特点及其分类  8-9
    1.1.2 溶剂萃取的适用范围  9
    1.1.3 分散相的选择  9-10
    1.1.4 萃取设备和技术介绍  10-12
  1.2 塔填料  12-14
    1.2.1 塔填料的发展及分类  12-14
    1.2.2 萃取用填料的特点及表面处理  14
  1.3 萃取体系和络合萃取  14-16
    1.3.1 萃取体系  14-15
    1.3.2 络合萃取  15-16
  1.4 液液两相流动下的液滴运动行为研究  16-17
    1.4.1 液滴分散聚并原理  16-17
    1.4.2 滴膜交替流动原理  17
  1.5 填料传质性能研究  17-20
    1.5.1 传质系数的计算  17-19
    1.5.2 填料萃取塔轴向扩散系数的计算或测定  19-20
  1.6 两相流数值模拟方法  20-21
  1.7 本课题主要研究内容  21-22
第二章 网架填料及组合式填料的萃取性能测试  22-38
  2.1 实验装置及流程  22-24
  2.2 实验所用填料  24-25
  2.3 实验体系及物系测定  25-29
    2.3.1 实验体系  25-27
    2.3.2 物系测定  27-29
  2.4 实验操作方法及结果处理  29-33
    2.4.1 传质实验操作步骤  29
    2.4.2 流量计标定  29-30
    2.4.3 传质实验数据处理方法  30-33
  2.5 实验结果与讨论  33-37
    2.5.1 分散相流速对表观传质单元高度的影响  34-35
    2.5.2 连续相流速对表观传质单元高度的影响  35-37
  2.6 小结  37-38
第三章 规整填料内滴膜交替流动的模拟  38-49
  3.1 流动模拟  38-43
    3.1.1 物理模型的建立  38-39
    3.1.2 数学模型  39-41
    3.1.3 计算结果与讨论  41-43
  3.2 传质模拟  43-48
    3.2.1 数学模型  43-47
    3.2.2 计算结果与讨论  47-48
  3.3 小结  48-49
第四章 新型组合式填料处理工业废水  49-61
  4.1 实验方案  49-52
    4.1.1 考虑因素  49-50
    4.1.2 数据处理  50-52
  4.2 实验流程及物系  52-53
    4.2.1 实验流程  52
    4.2.2 实验物系  52-53
  4.3 流量计标定  53-54
  4.4 实验结果与讨论  54-59
    4.4.1 不同填料在不同油水进出口浓度的萃取率  54-55
    4.4.2 不同两相流量时的萃取率  55-56
    4.4.3 液滴通过不同填料后的直径对比  56-57
    4.4.4 萃取剂液滴与水滴分别在静止的水中与萃取剂中的运动速度  57-59
  4.5 小结  59-61
第五章 结论与展望  61-63
  5.1 结论  61-62
  5.2 展望  62-63
参考文献  63-67
发表论文和参加科研情况说明  67-68
符号说明  68-70
致谢  70

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 一般性问题 > 化工过程（物理过程及物理化学过程） > 分离过程 > 单相系液态混合物的分离过程 > 抽取（液-液萃取）
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