萃取塔数学模型及过程强化的若干研究进展

萃取塔因生产能力大、占地面积小、密闭性好等优点,在石油、化工、生物、医药和环境工程等多领域被广泛应用。本文从以下几个方面介绍了萃取塔近些年的研究进展：综述了传统萃取塔（脉冲萃取塔、转盘塔与Kühni塔等）的水力学、轴向扩散与传质模型的发展,分析比较了表面张力、传质方向、放大效应等因素对模型的影响;介绍了计算流体动力学（CFD）在萃取塔中单液滴、单相流模拟、液-液两相流模拟、外加能量模拟、与群体平衡模型（PBM）耦合模拟中的应用进展;介绍了国内外设计开发的新型萃取塔,包括改变传统塔的内构件和引入多种外场能量等方式来强化相间传质。研究表明,将先进实验研究方法、准确经验模型和可靠理论计算相结合,将会是萃取塔研究的重要手段和方向。     

MMA萃取塔结构设计与应力分析

根据某甲基丙烯酸甲酯(MMA)萃取塔的工艺操作要求,对萃取塔的整体结构进行优化设计,并采用有限元应力分析方法对塔体在设计工况、工作工况和水压试验工况的整体结构与结构不连续部位的应力进行分析,从而确定了萃取塔主体的最终结构尺寸,保证了塔体的结构安全和工艺性能。     

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。     

应用液滴停留时间模型优化萃取塔设计

很多因素影响着萃取塔的工作效率,其中最为重要的为塔内液滴的空间分布和停留时间。文中基于欧拉-拉格朗日二相流模型,利用CFD技术,模拟了塔内的液滴空间分布和停留时间,提出了萃取塔优化设计和操作的原则。结果显示:在满足萃取塔优化设计原则的基础上,通过优化萃取塔设计和操作参数如塔单元高度、叶片转速等,可以有效提高萃取塔的效率。提出的优化方法简单易行,适合实际设计工作。     

乙酰丁内酯萃取塔的工艺设计

介绍萃取塔型的选择、萃取流程、萃取塔工艺设计方法以及使用效果。     

氯仿萃取分离NMP的工艺流程模拟与分析

本文利用ASPEN PLUS流程模拟软件对NMP萃取塔进行模拟,考察了萃取塔理论级数、操作温度以及溶剂比对脱水塔塔釜废水中NMP含量的影响。结果表明,在一定的进料条件下,萃取塔理论级数为8,操作温度在30℃,溶剂比为2时,脱水塔塔釜废水中NMP含量可以达到工艺指标要求。此外,根据装置实际运行参数调整模型后的计算结果表明,脱水塔釜出料中NMP含量计算结果与实际测定数据最大误差在15 ppm左右,设计模型下的计算结果与实际结果吻合较好。     

多级振动盘萃取塔的特性与设计

本文论述了多级振动盘(MVDC)萃取塔(简称MVDC萃取塔)的设计法。MVDC萃取塔由多孔隔板隔开的多级所组成。每级皆由一振动盘给予机械搅拌。文章就MVDC萃取塔的持液量、平均液滴直径、液滴直径比,轴向混合、功耗等性能进行研究分析,并与往复筛板塔、脉冲塔等其它萃取塔的性能作了对比。此外,文章还讨论了MVDC萃取塔的设计放大问题,指出了该塔优于其它萃取器的各种特行。     

过氧化氢萃取塔工艺优化

蒽醌法是目前生产双氧水的主要方法,介绍了蒽醌法双氧水萃取原理,萃取塔是双氧水生产的关键设备;通过模型计算分析,以江苏理文化工有限公司60000t/a双氧水装置萃取塔为例,对萃取塔进行工艺优化;通过三个不同阶段的生产实践,验证了萃取塔能力,达到增产、增效、降耗的目的。     

乙基香兰素工业装置转盘萃取塔的设计

在国内首套采用乙醛酸为原料制乙基香兰素的设计中 ,将香兰素萃取塔由原静态萃取方式改为动态萃取方式的转盘萃取塔 ,着重介绍转盘萃取塔设计计算过程。经实践证实 ,该塔运行状态和萃取效果良好。     

填料萃取塔的数学模型

对描述萃取塔传质性能的几种数学模型进行分析和比较,针对填料萃取塔的特点对其中有发展前途的复合模型进行了详细讨论。总结出模型参数的计算方法。编制了用数值方法进行模型求解的计算机软件。利用文献数据对模型进行检验,结果显示了很好的一致性。     

液液萃取塔研究的若干新进展及展望

液液萃取是应用广泛的分离技术,在石油化工、制药提取、金属分离等领域都有重要的应用。萃取塔作为常见的分离设备当前的设计还十分依赖于以往的经验,需要进行大量的实验。文章综述了萃取塔设备的研究现状,总结了对塔内流场、液滴和浓度场的实验测量技术,介绍了基于液滴的模型化方法和多尺度计算流体力学模拟方法,归纳了过程强化的相关研究进展。并对萃取塔未来的研究发展进行了展望,在数字化和可持续的发展背景下,未来在实验方面可以关注实时测量和优化,模型化方面关注于微观界面行为和传质影响的描述,在基于先进的实验和模拟技术基础之上,结合新萃取体系进行萃取设备和内构件的开发,从而实现过程强化,以解决化工过程面临的共同挑战。     

工程教育专业认证视角下萃取实验装置的设计与改进研究

本文在工程教育专业认证视角下对萃取综合设计型实验装置进行设计与改进。在对原桨叶萃取实验装置存在的问题进行总结与分析的基础上对萃取塔形式进行选择,并对往复振动筛板萃取塔与转盘萃取塔进行设计,同时,对液位控制与分析方法进行改进,取得了良好的效果。     

萃取塔设备研究和应用的若干新进展

溶剂萃取是一种重要的化工分离技术,在湿法冶金、原子能化工、石油化工等领域有着广泛的应用。萃取塔优点突出但设计放大困难。本文介绍了国外萃取塔数学模型和设计放大研究概况及其最新进展,并较详细地介绍了我国萃取塔设备的研究、创新和应用。鉴于脉冲筛板塔在核工业中的重要地位,着重介绍了在汪家鼎先生指导下所进行的脉冲筛板塔两相流体力学、纵向返混和传质特性等方面的系统研究工作,指出所形成的以特性速度进行塔径放大和考虑纵向混合的按基本原理进行脉冲筛板萃取塔放大设计的体系具有重要的普遍意义。所创制的"分散-聚并型"脉冲筛板塔性能优越,已在大型工业装置中得到成功的应用。也介绍了在我国广泛应用的转盘萃取塔、填料萃取塔和脉冲填料萃取塔的研究、创新和应用情况。其中在理论研究基础上创制的新型转盘萃取塔(NRDC)、内弯弧形筋片扁环填料(SMR)和挠性梅花扁环填料(PFMR)性能优良,推广应用效果显著。     

大型脉冲填料塔应用于反应萃取耦合的设计方法初探

分析了大型脉冲填料塔应用于反应萃取塔设计的技术难点,以己内酰胺生产装置中环己酮肟化反应为基础,建立了反应萃取耦合填料塔的计算方法,对反应和萃取耦合塔进行了初步设计,提出了优化反应器结构、采用高效填料以提高萃取反应效率的方法。     

新型转盘萃取塔在己内酰胺生产中的应用

探讨了转盘萃取塔在己内酰胺精制中萃取效率的影响因素,影响转盘萃取塔传质性能的主要因素是级间的轴向返混和沟流。介绍了新型转盘萃取塔的设计及其在70 kt/a己内酰胺精制装置中的工业应用效果。与原装置转盘萃取塔的运行情况比较,新型转盘萃取塔内的固定环平面增加了筛孔挡板,能有效抑制转盘萃取塔内的轴向返混,提高转盘萃取塔的传质效率。     

改进的Scheibel萃取塔的性能研究

Scheibel萃取塔是一种常用的多级逆流搅拌萃取装置,它的主要缺点是存在比较严重的返混。为了减少返混,提高Scheibel萃取塔的萃取效率,本文设计了一种改进的Scheibel萃取塔,在传统的Scheibel萃取塔的填料两端各添加一块筛板,这样可以降低返混,减少转动流体对分层段的影响。本文用丙醇-水-庚烷体系研究了开孔率,搅拌速度,进料流量对改进的一级Scheibel萃取塔萃取效率的影响。得到了较佳的筛板开孔率10%和较佳的操作条件。在较佳的筛板开孔率和操作条件下用改进的三级Scheibel萃取塔和传统的三级Scheibel萃取塔进行萃取效率的对比,结果显示改进的Scheibel萃取塔的萃取效率要远好于传统的Scheibel萃取塔。     

水萃取氯丙醇的传质性能

为满足水萃取氯丙醇萃取塔设计开发需要,采用单液滴法测定了水萃取氯丙醇的总传质系数,结果表明:总传质系数随着比表面积、温度的升高而增大。依据双膜理论,联合滴内、外分传质系数经验式,并引入修正的参数对传质系数方程进行了回归,建立了新的传质系数模型,将该模型应用到此萃取体系中,对比滴内、外分传质系数得出:影响传质的阻力主要集中在液滴内,可以通过提高通量来强化液滴内传质。最后,将该模型的计算值与实验值进行了比较,平均相对误差为9.626%,两者基本吻合,因此,该模型可用于水萃取氯丙醇工业设备的设计与放大。     

微分散轮盘萃取塔传质特性研究

研究了微分散轮盘塔萃取磷酸的传质规律,考察了转速、相比、停留时间对萃取率的影响,并根据质量守恒,建立了微分散轮盘塔的传质模型并与实验结果进行对比。结果表明,萃取率随转速、相比和停留时间的增加呈上升趋势,其中转速、相比对萃取率的影响较为明显。模型的计算结果与实验结果基本吻合,误差在20%以内。     

脉冲萃取塔径向扩散系数的测定方法

引　言对于脉冲筛板萃取塔或脉冲填料萃取塔中的轴向混合 ,已有许多人用轴向扩散模型作了研究[1,2 ].但是 ,在脉冲萃取塔工业放大设计的过程中 ,径向混合程度是个不可忽略的重要因素 .然而 ,这方面的研究尚未见报道 .萃取塔中的混合情况会直接影响液液两相传质推动力的大小 .通常 ,希望塔内连续相出现尽可能小的轴向混合 ,使连续相的流形接近活塞流 ,以获得最大的传质推动力 .而对于连续相的径向混合 ,其混合程度越大越有利于径向浓度的均匀 ,有利于获得最大的传质推动力 .因此 ,径向扩散系数大小的确定 ,对于工业规模脉冲萃取塔的设计具有…     

间歇萃取精馏过程模拟计算

提出了一种可用于间歇萃取精馏过程模拟计算的快捷模型－准稳态模型，并对该方法的数学模型进行了推导。用此方法对间歇萃取精馏过程中塔顶、塔釜浓度，各塔板温度随时间的变化进行模拟，其结果与实验值吻合较好。它具有计算精度高、计算速度快等优点。