超重力场精馏过程探讨

在常压、全回流操作条件下,以甲醇-水溶液为物系,研究了超重力场精馏过程中超重力因子、回流量、气相动能因子对超重力精馏装置传质性能和流体力学性能的影响规律;研究了转子结构对超重力精馏装置传质性能的影响.结果表明在超重力场中,精馏过程存在最佳操作条件;转子结构对精馏装置的精馏性能有较大影响.应用最小二乘法建立了超重力装置精馏过程的传质模型与流体力模型.     

蒸馏过程中旋转填料床的传质和流体力学特性

建立了一套完整的精馏实验装置,以甲醇-水溶液为物系,在常压、全回流操作条件下,研究了旋转填料床的传质和流体力学性能. 结果表明,旋转填料床的理论塔板数随超重力因子和气相动能因子的增大出现峰值,理论塔板高度最小为0.0109 m;气相压降随气相动能因子、超重力因子的增大而增大. 在实验基础上应用最小二乘法建立了旋转填料床的传质、压降实验关联式.     

两级分离式超重力精馏实验研究

在常压下以乙醇/水体系为研究对象进行了两级分离式超重力精馏中试。分别考察了超重力因子β、回流比R、原料液流量F对整个系统、精馏段和提馏段理论塔板数(NTP)的影响。在中试实验的基础上建立了超重力精馏的传质数学模型,并应用逐步回归法分析得出了对超重力精馏传质显著性影响由高到低依次为:馏出液摩尔分率、超重力因子、回流比、馏出比、进料摩尔分率。     

高效旋转精馏床的传质性能

以乙醇-水溶液为物系,以不锈钢波纹丝网为填料,在超重力因子为20~120、原料流量0.925~1.851 mol/h、回流比1.5~4.0、原料摩尔分数0.2425、室温进料和常压操作条件下,考察了高效旋转精馏床(HERDB)运行情况与传质性能。结果显示:①高效旋转精馏床运行平稳;②高效旋转精馏床的理论塔板数随超重力因子、原料流量和回流比的增大而增加;③在实验操作条件下,高效旋转精馏床传质单元高度为9.6~65.2 mm。与实验超重力精馏设备相比,高效旋转精馏床的等板高度大于实验室超重力精馏设备,说明存在放大效应。     

超重力精馏传质过程强化理论分析

超重力精馏技术是一种新型的过程强化精馏技术,文中通过实验与理论分析,探讨其传质过程强化的作用机理。以乙醇/水为物系,多级旋转填料床为主要设备,在常压操作条件下,进行超重力精馏实验研究。在超重力因子为31—196,原料流量为15—30 L/h,原料摩尔分数为0.089 1—0.283 1,回流比为1.0—2.5的操作条件下,超重力装置的理论塔板高度为12.7—152 mm,比传统精馏塔低1个数量级。通过分析流体在超重力装置内的流动状态,提出超重力精馏过程的传质原理及传质单元——液膜。通过理论分析,认为超重力精馏传质过程克服了双膜理论、渗透理论与表面更新理论中的瓶颈,是超重力精馏传质过程强化的根本原因。     

多级超重力精馏过程的传质性能

超重力精馏设备因具有体积小、能耗低且传质效率高的优势已引起人们广泛关注。文中以不锈钢波纹丝网为填料,以甲醇/水溶液为物系,在超重力因子β为21—131、回流比R为1.5—4.0、原料流量q为1.24—2.50kmol/h、原料摩尔分数xf为0.09—0.32、常压操作和室温进料条件下,考察多级超重力精馏过程的传质性能研究,并与其他超重力精馏填料的传质性能进行比较。研究表明:装有不锈钢波纹丝网填料的多级超重机在精馏实验过程中运行平稳;实验最佳操作条件为q=1.248 3 kmol/h,R=4,β=83.609 4,xf=0.090 3,精馏段、提馏段和整个系统的理论塔板数NTP分别为5.1,5.5和10.6;设备的理论塔板高度为37.6—58.4mm;塔顶、塔底分离效果可达97.6%以上和1%以下(质量分数),其传质效率优于常规塔设备及实验室设备。     

旋转填料床精馏性能研究

以乙醇-混合液为物系，对转子内径为60mm，外径为180mm，高40mm的旋转填料床进行精馏实验。结果表明，在低转速区旋转填料床的理论塔板数随气相动能因子F和超重力因子B的增大而增大，传质单元高度为1．09-1．76cm；并建立了传质模型。     

旋转填料床精馏性能研究

以乙醇-水溶液为物系，对转子内径为60mm，外径为180mm，高40mm的旋转填料床进行精馏试验。结果表明，在低转速区旋转填料床的理论塔板数随气相动能因子F和超重力因子β的增大而增大，传质单元高度为1．09～1．76cm；并建立了传质模型。     

精馏过程中转子对旋转填料床传质性能的影响

以甲醇水溶液为介质,在全回流、常压操作条件下,对3种转子的旋转填料床进行精馏实验。结果表明：旋转填料床的理论塔板数随超重力因子、气相动能因子和回流量的增大出现峰值,等板高度最小为9．5mm。转子Ⅲ的传质效率高于转子Ⅰ,低于转子Ⅱ。在实验基础上应用最小二乘法建立了转子Ⅰ的传质关联式。     

超重力精馏回收果胶沉淀溶剂的应用

同时应用超重力精馏连续与间歇操作分离回收果胶沉淀溶剂中的乙醇,并以不锈钢波纹丝网为填料,在原料乙醇质量分数x_f=55%、回流比R=4、超重力因子β=63.16～252.67、原料流量F=15～50L/h、1.01×10⁵Pa和室温进料下操作,研究了四级超重机在连续精馏过程中的传质性能;并在β=161.71、R=2.5～7及1.01×10⁵Pa操作条件下,考察了间歇精馏过程中不同回流比R对塔顶和塔底乙醇浓度x_d和x_w的影响.结果表明,在连续精馏过程中,理论塔板数N_T随β和F的增大而增加,设备的等板高度HETP为41.12～58.21mm,x_d=93%,x_w=35%;在间歇精馏过程中,x_d随着R的增大先增高后降低,x_w随着R和t的增大而下降,所得产品x_d为92.5%,x_w为1.05%;乙醇分离回收效果良好,回收率为91.28%,单位回收乙醇产品成本为0.644元/L,充分表现出超重力精馏工艺应用于果胶沉淀溶剂的回收再利用的优势.