两步扩散模型对超临界CO2萃取丁香油的数值模拟

基于扩散模型方程和集总参数模型方程,首次建立了具有3个可调参数的两步扩散模型方程.该模型同时考虑固体颗粒内扩散阻力与内壁的阻力,能较好地描述超临界流体萃取过程.用两步扩散模型方程模拟了超临界CO<,2>萃取丁香油的动态过程,在实验温度与压力范围内模型计算值与实验数据的平均相对误差AARD在2.33%～19.48%之间,所有实验点的AARD为8.09%.而用扩散模型方程和集总参数模型方程模拟,所有实验点的AARD分别为17.51%和8.13%,表明两步扩散模型对于超临界CO<,2>萃取丁香油的传质过程的模拟效果优于扩散模型方程和集总参数模型方程.     

超临界CO2萃取丁香油的数值模拟

为了预测超临界CO₂萃取挥发油动态过程，根据挥发油在超临界CO₂与物料之间的质量传递平衡，采用集总参数法建立超临界CO₂萃取丁香油过程的数学模型。结合不同温度、压力、粒径和CO₂流速条件下的实验结果，对方程进行了合理的简化，并利用实验数据拟合出模型中CO₂密度、粒径和流速的系数。验证结果表明模型的计算值和实验值的平均相对误差在6. 88%～57. 78%之间，建立的数值模型能较好地描述实际的超临界CO₂萃取丁香油行为。     

ZrO2陶瓷注射成型超临界CO2流体脱脂动力学研究

用传统扩散方程建立了描述ZrO2陶瓷注射成型超临界流体脱脂过程的传质模型,研究分析了陶瓷注射成型超临界流体脱脂行为和脱脂的动力学过程。研究结果表明：有机粘合剂的溶解和扩散是陶瓷注射成型超临界脱脂过程关键因素,其中扩散为控制步骤。当脱脂时间足够长,模型计算曲线与实验结果吻合。通过实验数据,利用简单的理论模型可以得到相应的扩散系数。利用传质模型可以预测陶瓷注射成型超临界脱脂过程传质速率和萃取动力学。     

超临界流体萃取天然产物传质模型

为开发超临界流体萃取天然产物过程简单可靠的传质理论模型,对其传质机理进行了分析,由微分质量衡算方程经合理简化得到了动力学模型的解析解.定义了新准数B_z(可以确切地表征萃取过程的动态传质状况)和特征时间t_k,当t=t_k时,-dr_c/dt取得极小值,其原因可能是由内扩散传质阻力与内扩散传质推动力（浓度差）相竞争的结果.采用此数学模型计算了完全萃取时间t_ex、萃取收率Y随时间t的变化以及流体流率Q对萃取收率Y的影响,计算结果与文献中的实验数据吻合良好.本模型简单可靠,可用于超临界流体萃取天然产物过程的预测、分析、设计、模拟和优化.     

超临界二氧化碳流体萃取大黄蒽醌动力学模型

通过对萃取固定床层进行质量衡算建立了超临界CO₂流体萃取动力学模型.然后采用BP神经网络拟合实验条件下的萃取动力学曲线,并将之与动力学模型试差法求解所得的萃出曲线进行对照确定模型参数k_La.结果表明,BP神经网络能很好地模拟大黄蒽醌的萃取动力学曲线,网络训练误差和预测误差分别为1.5%和3.5%.确定参数后的动力学模型可用于对萃取床层作较为精确的定量描述：模拟所得萃取穿透曲线与大黄蒽醌萃取实验结果相比AARD误差在10%左右.与前人模型相比,该模型具有精度好,获取参数时的实验条件相对宽松等优点.     

超临界二氧化碳萃取亚麻籽油的研究

采用半连续流程 ,以亚麻籽为原料、超临界CO2 为溶剂萃取亚麻籽油。通过对不同操作压力、温度、时间、CO2 流量条件下萃取曲线平衡段的直线拟和得到亚麻籽油在超临界CO2 中的溶解度 ,并回归了Chrastil方程的参数 ,得到计算亚麻籽油在超临界CO2 中的溶解度的方程。将萃取过程考虑为CO2 通过亚麻籽固定床的模型 ,由Stastova提出的传质方程对不同压力、温度、CO2 流量下的萃取过程进行模拟 ,并分析了传质系数在不同操作条件下的变化     

响应曲面法优化超临界CO_2萃取猕猴桃籽油条件

以猕猴桃籽为试验原料,在单因素试验的基础上,采用响应曲面分析法建立了超临界CO2萃取猕猴桃籽油萃取率的二次多元回归方程,探讨了压力、温度、CO2流量等关键因素对萃取率的作用规律。结果表明,萃取压力、温度、CO2流量对萃取率影响显著,萃取压力和温度交互效应影响显著。根据萃取率回归方程对猕猴桃籽油的超临界萃取工艺参数进行了优选,最优工艺参数为:压力31.7 MPa,温度40.2℃,CO2流量27.4 kg/h,该条件下萃取率高达32.57%,与试验值31.24%仅有4.5%的误差,证实了该方程的预测值与试验值之间具有较好的拟合度。超临界CO2萃取的猕猴桃籽油与己烷提取的油脂在脂肪酸组成上没有显著差别。     

人工神经网络模拟超临界萃取米槁精油

为了更好地研究超临界CO2流体萃取米槁精油过程,文中对该过程萃取动力学进行了分析,建立了3层反向传导的人工神经网络模型。以MATLAB软件为平台,编制模型程序。以温度、压力、超临界CO2流体流率和原料平均粒径为输入,以收率为输出对网络进行训练。训练好的模型可用于萃取过程预测,与实验结果比较,预测平均误差小于5.0%。说明该模型可以对萃取过程进行模拟和预测。     

超声强化超临界流体萃取的数学模型

在传质理论和质量守恒原理的基础上,建立了超声强化超临界流体萃取(USFE)植物药有效成分的数学模型;确立了用于估算超声强化超临界流体萃取的产物得率的方法;获得了USFE及超临界流体萃取(SFE)过程的体积传质系数和固相内扩散系数。模型与实验结果模拟最大误差小于10%。该模型既证实了超声对SFE有强化效应,又对USFE和SFE过程有很好的预测功能,为工业化提供了理论依据。     

多级错流萃取分离丙酸甲酯-甲醇-水体系的模拟及实验研究

设计了丙酸甲酯-甲醇-水体系错流萃取分离工艺,通过实验选择了丙三醇-水的复合溶剂作为分离丙酸甲酯-甲醇-水体系的最佳萃取剂。以UNIQUAC方程为计算活度系数模型,采用色谱法测定了甲醇在丙三醇中的无限稀释活度系数,并运用单参数法计算了UNIQUAC方程中的相互作用参数。采用相分配系数和物料平衡方程对整个错流萃取过程进行了模拟计算。实验及模拟结果表明:当静置时间为20min,萃取剂中水与丙三醇的体积比为1.0,溶剂比为1.5时,经过三级错流萃取,丙酸甲酯的质量分数达到99.5%以上,收率达98%,且实验值和模拟值之间基本一致。     

基于超临界流体密度的烷基化内扩散影响动力学

利用烷基化反应实验数据和超临界流体密度计算数据,开展了考虑内扩散影响的烷基化反应动力学研究,采用优化计算方法进行模型参数估值,确定了烷基化反应速率常数、有效扩散系数、催化剂失活速率常数.研究结果表明,基于PengRobinsn(PR)方程计算流体密度的动力学模型在显著性水平α=0.01下有较高的实验数据拟合精度和模型可信度,说明该方法是计算超临界流体密度的较好方法.从有效因子大小可以看出,烷基化反应总体上处于中孔扩散阻力区.     

液液萃取分离乙酸甲酯与甲醇水溶液的模拟计算

设计了乙酸甲酯和甲醇水溶液错流萃取分离工艺,通过实验确定了以甘油和水的复合溶液作为分离乙酸甲酯和甲醇水溶液的最佳萃取溶剂。以UNIQUAC方程为计算活度系数的模型,采用色谱法测定了甲醇在甘油中的无限稀释活度系数,并利用单参数法计算UNIQUAC方程中的模型参数。采用相分配系数和物料守恒方程模拟错流萃取分离过程,建立了模拟计算程序框图。将模拟值和实验值进行比较,相对误差仅为0.01%。模拟结果表明:在理论级数N=3时,经过一次萃取乙酸甲酯质量分数可达99.7%以上,收率达97.0%,此结果为进一步研究提供理论依据。     

超临界流体萃取植物精油的研究

超临界萃取技术是一种新兴的分离技术,本文论述了超临界流体萃取技术的重要性,对超临界流体萃取技术在植物精油提取方面的最新应用研究进行了总结,对植物精油超临界萃取的数学建模进行了综述,其中包括两相模型、多组分多孔球解吸附-溶解-扩散(DDD)模型、微分质量守恒模型等,并对各个模型的萃取机理和模型的求解方法进行了分析和论述。     

超临界CO_2流体萃取大豆油的研究与数值模拟

本文建立了一套超临界流体萃取的实验装置 ,在压力为 2 0MPa～ 30MPa ,温度为30 8K～ 32 3K的条件下 ,研究了用超临界二氧化碳萃取大豆油。试验证明用超临界流萃取的方法可以较为完全地得到大豆中的油分。基于固定床、积分柱塞流与微分混合流的假设建立了理论计算模型 ,使用这个模型可以根据装料量少耗时短的微分萃取试验结果来较为准确地计算出相同条件下积分萃取的过程。经本试验结果比较证明该方法简便可行 ,在本文条件下误差小于 6 % ,是对超临界流体萃取放大研究的一种探索     

超临界CO_2流体萃取植物油的实验研究

建立了一套超临界流体萃取实验装置,就大豆和花生两种植物油超临界流体萃取进行了较为详细的实验研究.在探讨了压力、温度、颗粒度、空隙率以及时间等对萃取率的影响之后,获得了指导实际生产的最佳工艺参数条件.     

超临界流体萃取塔的应用设计及理论研究

设计了超临界流体萃取塔系统，并对其流体力学特性和传质性能进行了研究，为工业设计提供了理论依据。在连续逆流操作的超临界填料萃取塔、筛板萃取塔和喷淋萃取塔中，应用超临界二氧化碳-异丙醇-水、超临界二氧化碳-乙醇-水两种实验体系对流体力学模型和传质模型进行了实验验证，计算结果与实验数据符合较好。     

有机物在超临界CO_2中无限稀释扩散系数的分子动力学模拟

根据物质的实验临界常数或与物质最基本分子结构相关的Joback或Lydersen临界常数估算法得到物质的临界常数,结合Lennard-Joned流体的对比状态方程,按照对应态原理得到了38种有机物分子的新的Lennard-Jones位能参数.由这些位能参数结合简单的组合规则,首次对一些高附加值的复杂实用有机物在313.15 K、16 MPa的超临界CO_2中的无限稀释扩散系数采用分子动力学模拟的方法进行了研究.模拟结果表明,采用这种新思路可以有效地预测超临界体系的扩散性质,满足超临界萃取工艺开发和设计的需要.     

夹带剂对超临界CO2萃取茄尼醇过程的强化

夹带剂强化技术可显著提高超临界CO2萃取茄尼醇的萃取效率. 本工作在分析讨论萃取机理及夹带剂强化作用的基础上,研究了影响强化效应的夹带剂种类、用量、输入方式3个主要因素及其对茄尼醇萃取率的影响规律,并讨论了夹带剂与茄尼醇从萃取混合物中二级选择性解析的问题. 在设计夹带剂强化萃取茄尼醇正交实验的基础上,进一步分析了夹带剂用量、压力和温度影响茄尼醇萃取率的顺序及显著性. 最优强化萃取操作条件为压力25 MPa,温度40℃, 95%乙醇用量为1.5 mL/g. 并通过建立强化萃取茄尼醇的萃取率模型,对最优条件下超临界CO2萃取茄尼醇的萃取率进行预测,预测值为82.4%,与实验均值81.5%基本一致.     

超临界CO2萃取的研究进展

通过对各类超临界CO2流体萃取实验的文献报道和实验操作进行分析,对超临界CO2流体萃取技术的原理、特点和超临界CO2流体萃取的主要影响因素及其优化方法和经验模型进行了综述.     

超临界反溶剂过程传质数学模型

建立了有机溶剂(甲苯)液滴与超临界反溶剂(超临界CO2)之间的传质模型,用于模拟超临界反溶剂制备微纳米粉体材料的传质过程。该模型考虑了双向传质过程,既有反溶剂向溶液的扩散过程,又有溶液中的溶剂向反溶剂的“汽化”过程。液滴的传质行为是影响颗粒形态和尺寸分布的关键因素。假定传质是在一个孤立的微小液滴与包围着它的反溶剂连续相间进行的,利用描述液滴内和液滴外某一点行为的连续方程、扩散方程、能量方程和动量方程,及界面上的守恒条件进行耦合,从而建立传质过程的数学模型,并给出求解方程和求解的边界条件和初始条件,进行数值求解。