膜分散式混合澄清萃取器性能研究

针对传统的混合澄清器存在的问题，将膜分散技术应用于萃取分离过程中，设计了新型的膜分散式混合澄清器，并选择正丁醇／丁二酸／水和正丁醇／磷酸／水两种研究体系，考察了该设备的传质及澄清性能。研究结果表明，膜分散式混合澄清器的传质效率高，单级萃取效率达到95％以上；处理量大，单位面积膜处理量最大可达225m3．m^-2.h^-1；澄清性能好，澄清时间低于20s。此外，膜分散式混合澄清器可以实现大相比操作。因此，膜分散式混合澄清器是一种高性能的萃取分离设备。     

混合澄清萃取槽内水油两相相比变化对其操作性能的影响

综述了混合澄清槽中水油两相相比(流比)变化对混合室内液滴分散、目标组分传质及澄清室内两相分离影响的相关研究,讨论了相比变化时搅拌桨桨型与安装位置对混合室和澄清室性能的影响,对混合澄清槽今后的发展如何适应更宽的操作相比及强化混合室高效混合、澄清室快速澄清进行了探讨.     

混合溶剂萃取精馏分离邻二甲苯-苯乙烯的流程模拟与参数分析

通过气液相平衡实验,确定了萃取精馏分离邻二甲苯-苯乙烯物系的单一萃取剂(环丁砜)和混合溶剂(环丁砜和N-甲基吡咯烷酮)及其适宜的质量配比.在此基础上,用Aspen plus流程模拟软件,对萃取精馏过程进行模拟分析,考察了溶剂比、回流比、理论板数对分离效果的影响,得到了萃取精馏塔适宜的操作工艺条件,为工艺设计开发提供了基础数据.     

用普通离心泵制高效萃取器

外溢流-提升结构的箱式萃取器,已在多种萃取过程中得到了成功的应用。其主要特点是,混和液在高于澄清室液面处进入澄清室,而由澄清室分层澄清出来的轻相和重相也分别在高于混和室液面的地方进入混和室,这样就使各出口压头始终保持不变,因而澄清室内两相之间的界面非常稳定,便于调节,提高了单级效率。这种流程的另一个特点是,可以采用现成的普通离心泵来制成效率很高的萃取器。萃取流程如图1所示。由澄清室S_(n-1)中分层澄清后的重相经溢流导管A_(n-1)流入混和管M_n,与从澄清     

外溢流-提升结构箱式萃取器的研制

<正> 与其他类型的萃取器相比,箱式(Box type)混和澄清萃取器具有效率高、结构简单、投资费用小、加工及维修容易等优点。由于它各级都使用强烈的混和方法,克服了塔式萃取器具有的壁流或沟道效应,所以大大强化了传质过程,使每级的效率达到接近100%的水平。它的高度不大,不需要严格的钢筋混凝土基础,特别能起到因地制宜的效果,在某些设计情况下甚至可比塔式萃取器占用的土地面积更小。因此,虽有多年的历史,但至今仍被各国的工厂所使用。一、萃取器内部流程的设计一般常用的箱式萃取器,存在着以下几个缺点:1.由于混和室分别与前、中、后三个澄清室互相贯通,因而在混和室内因搅拌所形成的湍流,有时也会引起澄清室内的部分液体湍流化,影响了轻重两相液体的沉降分离效果。2.轻相和重相从一级到另一级的逆流,     

混合萃取剂萃取精馏分离四氢呋喃-乙醇-水二元共沸物

本文探究了混合萃取剂用于处理含三个二元共沸物的四氢呋喃-乙醇-水体系分离的三元萃取精馏工艺。基于相对挥发度曲线,筛选出二甲基亚砜(DMSO)和乙二醇(EG)两种具有较好分离性能的单一萃取剂。基于序贯迭代优化方法,以最小年总花费(TAC)为目标,对提出的使用混合萃取剂的分离工艺进行了参数优化,进而确定了最优的混合萃取剂组成(60%DMSO+40%EG)。结果表明,混合萃取剂的使用可以通过调整两个萃取精馏塔的分离表现来权衡两个萃取精馏塔能耗,故而其具有更好的经济性表现。     

混合澄清槽内离子液体体系的三相流体动力学模拟

离子液体是近年来被广泛研究的新兴绿色溶剂,其在乏燃料后处理技术中具有潜在的工业应用前景。但由于缺乏对萃取反应器中离子液体流动特性的研究,制约了离子液体萃取体系的实际应用。本文以萃取工艺中广泛应用的混合澄清槽为对象,以去离子水及1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺盐（[C₄mim][NTf₂]）分别作为水相及有机相,考虑上层空气对流动行为的影响,对其混合室进行计算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）模拟,考察不同转速、流比及温度下的有机相分布、压力场、湍动程度等。结果表明,模拟结果较好地符合实验结果,且最大误差小于6.3%;转速能直观地提升混合性能,但当超过500r/min后,继续提高转速将显著增大出口气量,从而可能对澄清室的分相性能提出更高要求;增大流比、升温均能提升350r/min转速下的有机、水相混合能力,升温还有效减小了桨力矩,但当温度超过303K时,继续升温对于桨力矩、有机相速度的改变不明显。因此,实际工艺条件建议结合升温与转速调节,在实现较好混合性能的同时,减少对澄清室分相性能的要求。本文在建立离子液体三相体系数值模拟方法的同时,为混合澄清槽的工况优化提供合理建议,并为离子液体萃取体系的深入研究提供了参考。     

混合澄清槽数值模拟与实验研究进展

稀土是不可再生的重要战略资源,在高新技术材料中具有不可替代的战略作用。混合澄清槽具有操作稳定性好、级效率高、结构简单、易放大等优点,是稀土分离工业中使用最为广泛的萃取设备。本文概述并分析了应用于混合澄清槽模拟的数值模型,结果表明Eulerian-Eulerian多相流模型、k-?湍流模型和多参考系模型因使用简便、精度可靠、对计算机性能要求不高而被当前的研究者们大量采用。此外,针对混合澄清槽抽吸性能、混合特性和澄清特性三大重要性能指标,分别总结了影响各性能的主要参数和调控方法,分析表明在抽吸性能和混合时间方面的研究较为成熟,在液滴聚并破碎数值研究、澄清方式和改进等方面的研究相对薄弱,构建高精度网格、采用更细致分析流场时空发展趋势的大涡模拟和引入种群平衡模型等方法将是下一步深入研究混合澄清槽的重要方向。     

撞击流萃取技术的应用研究

撞击流(Impinging Streams)技术自被提出以来到现在已经发展成为一门较为成熟的技术,也为工业上进行萃取操作提供了一条有效途径.撞击流萃取的设备研究大多都以撞击流为核心,通过不断强化两相撞击的微观混合效果,使其达到近乎理论上的完美混合来提高萃取效率;另外有一些研究者将撞击流嫁接到传统的萃取设备中去,通过设计优化组合,充分发挥传统设备和撞击流的优点来提高萃取效率并降低成本.这两类萃取器在理论研究和实际应用中都取得了许多进展.     

液-液混合澄清萃取器的研究动态与发展方向

介绍了传统萃取设备的主要特点和各种型式。综述了新型结构的塔式混合澄清萃取器的研究与应用状况 ,提出了塔式混合澄清萃取器的不足及发展方向     

下压式多段混合搅拌槽的实验研究

用饱和NaCl溶液作示踪剂,计算机动态数据采集,研究了0.65L下压式多段混合搅拌槽(DPSTMM)流通截面放大25倍、体积放大100倍后轴向扩散、混合时间准数以及单位体积能耗等的变化。对放大后的DPSTMM,在煤油/辛醇(体积比10:1)-醋酸-水体系中,应用串级萃取原理分析了实验测定的总效率,计算出了不同混合段数时的总传质系数K_(od)α。结果表明DPSTMM具有良好的流体力学性能和传质性能。     

静态混合器在丁辛醇缩合废水处理中的应用研究

静态混合器是高效的化工单元设备.静态混合器用于液/液萃取体系时,分散相形成的液滴大小比较均匀,这个特点不但有利于用作萃取器时提高萃取效率,而且也有利于萃取后两相的重新分离.作者通过间歇及连续的实验室探索实验,确定了采用静态混合器萃取处理丁辛醇缩合废水的可行性,提出了静态混合器萃取处理丁辛醇缩合废水的操作参数：采用SK型静态混合器,流速0.8 m/s以上,L/D≥7～10,V（油）∶V（水）=1.7∶1～3∶1.为下一步工程放大奠定了基础.     

稀释水掺混用薄板式静态混合器结构设计与优化

稀释水掺混是油田或炼油厂原油电脱盐系统的关键环节,直接影响电脱盐的效率和运行能耗。为进一步简化设备结构、助力系统降本增效,提出将薄板式静态混合器应用于稀释水掺混环节。在对薄板式静态混合器进行初步结构设计的基础上,对油水混合情况进行计算流体动力学(CFD)三维数值模拟,以离析强度的平方根(IOS0.5)、管路压降(Δp)等作为评价指标,考察了注水管长度、注水管?弯曲薄板间距、弯曲薄板导向位置、弯曲薄板厚度四个结构参数对油水两相混合程度及运行能耗的影响。以混合管路内径D为基准参照,借助响应曲面法(RSM)对关键结构参数进行优化,并对最优结构参数组合下的混合性能进行预测。优化所得最优结构参数组合为注水管长度为1/3D、注水管-弯曲薄板间距为4/25D、弯曲薄板导向位置为1/8π、弯曲薄板厚度为1/25D,结构优化后的IOS0.5相比优化前降低了43.06%。定性分析薄板式混合器内的水相速度云图和流线图可知,当注水比为2%时,油水两相在注水管下游3D处即可达到均匀混合状态,可见薄板式静态混合器能够在小注水比下快速实现油水均匀混合。     

缩放螺旋混合器的实验评价与优化设计

为了增强普通螺旋管的混合效率,在普通的螺旋管结构中引入突放突缩结构,设计制造出缩放螺旋混合 器。以竞争串连反应的离集指数为指标,对缩放螺旋混合器的结构进行了优化设计,考察了缩放螺旋混合器的几何参数--混合单元数、粗细段长度比、螺距、曲率半径以及Reynolds数对混合器的混合效率的影响。结果表 明:缩放螺旋混合器的粗细段长度比为1/4,曲率半径为10.5 mm,混合单元数为40,Reynolds数在1000～1575时混合效率最佳;参数优化后的缩放螺旋混合器比普通螺旋管混合器以及具有缩放结构的直管混合器中的混合效率更高。     

Oil-water separation using hydrocyclones enhanced by air bubbles

In order to improve the separation efficiency of dispersed oil from water by hydrocyclones, a new process of utilizing air bubbles has been developed to enhance the separation efficiency. The air bubbles attach themselves to the oil droplets and cause a decrease in the overall density of the phase, the difficulty of agglomerating can thus be circumvented. The air-liquid ratio of 1% was found to provide the best separation. When the inlet Reynolds number ranges from 14,000 to 16,000, the oil removal efficiency increases from 72% (air-liquid ratio 0%) to 85% (air-liquid ratio 1%). The process has been found to be very efficient in the separation of suspended oil from water.     

PRESSURE DROP AND HOMOGENIZATION EFFICIENCY OF A MOTIONLESS MIXER

Pressure drop and homogenization efficiency of a motionless mixer of helical type have been studied experimentally. For evaluation of the drag coefficient the equation has been proposed which is valid within the range of Reynolds number from 10^?2 to 10⁴ The efficiency of the motionless mixer for mixing of two Newtonian liquids has been investigated by using a decolourization method. For the operating conditions studied in this work it appears that there is the worse performance of the mixer about the Reynolds number of 50. No influence of volume flow rate ratios (from 1 to 10) upon the performance of the mixer has been observed. A higher number of mixing elements must be applied for homogemzation of liquids with viscosity ratios above 100 as compared with that for viscosity ratio 1.     

Study of Air‐Liquid Flow Patterns in Hydrocyclone Enhanced by Air Bubbles

In order to improve the oil‐water separation efficiency of a hydrocyclone, a new process utilizing air bubbles has been developed to enhance separation performance. Using the two‐component phase Doppler particle analyzer (PDPA) technique, the velocities of two phases, air and liquid, and air bubble diameter were measured in a hydrocyclone. The air‐liquid mixing pump can produce 15 to 60 μm‐diameter air bubbles in water. There is an optimum air‐liquid ratio for oil‐water separation of a hydrocyclone enhanced by air bubbles. An air core occurs in the hydrocyclone when the air‐liquid ratio is more than 1 %. The velocities of air bubbles have a similar flow pattern to the water phase. The axial and tangential velocity differences of the air bubbles at different air‐liquid ratio are greater near the wall and near the core of the hydrocyclone. The measured results show that the size distribution of the air bubbles produced by the air‐liquid mixing pump is beneficial to the process where air bubbles capture oil droplets in the hydrocyclone. These studies are helpful to understand the separation mechanism of a hydrocyclone enhanced by air bubbles.     

A Comparative Study of Gel-Type and Macroreticular Cation Exchange Resins for the Separation of Rare Earth Elements

Abstract

Owing to the macro- and micro- pores in the matrix, macroreticular resins have larger micro-void volume ratio in the ion exchange column chromatography. It is advantageous in the ion exchange kinetics resulting from the quicker mass transfer. By means of EDTA displacement column chromatography for the Pr-Nd separation study, we have found that macroreticular cation exchange resins have higher separation efficiency in HETP, single stage time, and the pure Pr production rate, e. g. for AG 50W-X8, 200～400 mesh resin (gel-type) and AG MP-50, 200～400 mesh resin (macroreticular), the HETP values are 0.40 cm and 0.24 cm; the single stage times are 3.11 min and 1.30 min; the pure Pr production rates are 0.19 and 0.68 m mole/hr, respectively. Because both types of resins contain the same functional group, the single stage separation factors for Pr-Nd separation have the same value of 2.0±0.1 at 92°C. The cation exchange resins which were prepared in our laboratory with higher micro-void volume ratio could improve the separation efficiency as well as reduce the pressure drop in the ion exchange column. It is suggested that new macroreticular cation exchange resins with high micro-void volume ratio and high degree of crosslinking can improve the rare earth separation efficiency which is an important design factor in the large-scale separation process for rare earth elements.     

管型混合澄清槽内的液-液两相流的数值模拟

管型混合澄清槽在工业生产中具有广阔的应用前景。通过计算流体力学分别对管型混合澄清槽内的混合室和澄清室进行数值模拟,系统地探究了分散相液滴尺寸（d₃₂₌ 100~500 μm）、进料油水比（O∶A = 1∶1~1∶5）、入口挡板及入口位置对混合澄清效果的影响,并将模拟结果与传统方型混合澄清槽进行对比。结果表明,管型混合室内的流场分布更合理,不易形成流动死区。管型混合室内搅拌桨上方和下方形成压力更小的低压区,流体的湍动能更大,搅拌性能更好。在混合室中,降低分散相d₃₂和进料油水比能够提高混合性能。在澄清室中,提高分散相d₃₂和降低进料油水比能够提高澄清性能,入口挡板能够有效提高澄清性能。     

Kenics混合器混合性能的模拟研究

利用Fluent有限元分析软件计算了流体流过Kenics混合器过程中的应变速率,进而分析混合元件转速与旋转式Kenics混合器混合效率的关系,以及混合元件与机筒间隙对静态和旋转式Kenics混合器对混合效率的影响。模拟分析结果表明:旋转式Kenics混合器混合效率随转速增加而提高;减小混合元件与机筒间间隙有利于增加静态Kenics混合器混合效率,但间隙的减小对旋转式Kenics混合器混合效率的影响却很小。