蒸馏塔板上汽液传质系数的确定——非平衡池法(Ⅱ)实验数据处理

对文献报道的塔板操作数据用非平衡池法进行了分析处理.单相阻力控制系统(氨吸收)数据的处理结果与AIChE关联一致.对双相阻力控制系统(甲醇-水蒸馏)数据的处理表明,筛板汽相传质系数比AIChE关联的计算值高约20—70%.文中详细讨论了实验数据处理中各种问题的解决方法.结果表明,本文提出的传质系数确定方法比效率法和化学法更合理和方便.     

正丁醇萃取磷酸的微分散过程与传质系数研究

采用受力分析的方法建立了微分散液滴直径计算模型,以正丁醇/磷酸/水为实验体系,研究了微分散法萃取磷酸的传质特性,依据传质理论计算出了各实验条件下的传质系数及传质速率。研究结果表明:在微分散条件下,液滴直径随分散相流量的增大而减小;直接影响传质系数的因素主要是进口酸浓度、物性、相比、液滴直径、两相流量;采用准数关联出传质系数关联式为:Sh=9.01×10-8Sc1.612Re0.6876p1.027,计算值与实验值相对误差小于10%,为微分散萃取磷酸技术的深入研究提供了理论基础。     

三种开孔环形填料传质性能的研究

本文介绍了在φ600mm的实验装置内,对Dg50mm聚丙烯鲍尔环（井）、聚丙烯鲍尔环（米）、聚丙烯阶梯环（Ⅰ）填料,用空气脱吸CO_2水溶液,测得的传质性能数据,并用此数据对液膜传质系数的不同关联方法进行了核算、对比。认为:恩田等所提出的计算液膜传质系数的关联式,在计算新型开孔环形填料时偏差较大,主要是由于他们所提出的形状系数a_td_p,未能反映这些新型填料的形状特征对其传质性能的影响。本文用形状修正系数ψ来代替a_td_p,这样恩田等的计算液膜传质系数的关联式,其应用范围被扩展到新型开孔环类型填料的范围。 采用新的形状修正系数ψ后,液膜传质系数的计算式改写为 k_L(ρ_L/μ_(Lg))~1/3=0.0095(L_G/a_ωμ_L)~2/3(μ_L/ρ_LD_L）~(-1/2)ψ~0.4对各种不同类型填料其形状修正系数值为 本式可适用于Dg50mm以下的上述各类填料的计算。     

流体沿平壁流动的三传类比

1 前言 曳力系数、对流传热系数与传质系数是在计算传递速率(曳力,传热速率,传质速率)时首先要确定的传递系数.它们都是雷诺数的函数,三者又可以类比,因此,可由一个已知的传递系数去预测另一个未知的传递系数.在工程设计中若缺乏实验数据,可运用类似律估算传递系数值、对流传热系数与传质系数进行理论研究,探讨三种传递系数间的类似性.     

聚酯（PET）反应过程研究：Ⅲ酯化反应过程中传质研究

对酯化反应过程中发生的传质分别进行了分析和研究，得到了ＴＰＡ溶解度关联式；ＥＧ，水和齐聚物的汽液平衡数据；反应器内ＥＧ和水的气液传质速率关联式以及工艺塔的简化模型     

溶液除湿中基于水蒸气压差的传质系数

分析了溶液除湿系统中气液界面间传质过程的影响因素,以气液界面间传质的直接驱动力--溶液表面蒸气压与湿空气中水蒸气分压差为基础,提出了以蒸气压差为变量的传质系数关联式,采用已公开发表的实验数据(LiCl溶液,纤维规整型填料)拟合获取关联式中常数项,得到除湿过程传质系数关联式。采用不同结构填料(LiCl溶液,PVC规整型填料)已公开发表的实验数据对该关联式进行验证,实验值与计算值相对偏差为-10.48%～5.28%。为进一步验证该关联式,搭建了热泵型溶液除湿系统(LiBr溶液,翅片管式热湿交换器),用获得的实验数据对得到的关联式进行验证,相对偏差为-1.8%～12.8%。3组实验值与计算值的对比表明,以蒸气压差为主要变量的传质系数关联式对规整型填料溶液除湿器传质系数的模拟计算具有较高的计算精度。     

催化剂汽提器内气固传质特性的研究

采用氧气示踪的方法在f 486×8000mm的有机玻璃床内对普通流化床汽提器和盘环形挡板汽提器进行了系统的气固相传质冷态模拟实验,得出了不同汽提线速和催化剂质量流率下上述两种催化剂汽提器内油气浓度轴向分布的变化规律。根据其油气浓度轴向分布的特点,结合鼓泡流化床两相理论以及一系列的假设,提出了针对这两种汽提器的一维传质模型。由实验结果待定了一维传质模型的模型参数,获得了计算两种汽提器轴向油气浓度分布的半经验的指数关联式。该关联式和实验数据比较吻合,相对误差均在10%以内。由该关联式可进一步计算出汽提器的汽提效率,可以为工业汽提器工艺参数的优化以及工程设计提供参考。     

红豆杉细胞反应器悬浮培养氧传质系数的研究

氧传质系数是表征反应器操作性能的重要参数,是反应器优化设计和放大的关键,植物细胞培养液中的氧传质系数与纯水或模拟溶液有很大差异,必须在实际培养过程中在线进行氧传质系数的研究。为了快速、准确地测量实际培养液的氧传质系数,基于动态法恢复通气后的溶氧质量浓度-时间数据,提出了确定氧传质系数和饱和溶氧质量浓度的新方法,进而测定了10 L通气搅拌反应器中红豆杉细胞悬浮培养过程的氧传质系数,研究了氧传质系数、细胞的摄氧率和细胞的比耗氧速率的变化规律。结果表明:通气量对氧传质系数的影响大于搅拌转速对氧传质系数的影响;随着细胞生物量增加,氧传质系数减少、摄氧率增加,比耗氧速率先增加后缓慢下降;建立了氧传质系数kLa与单位体积的功率输入N3D2和空气表观线速度vS的关联式和氧传质系数kLa与细胞生物量X的关联式。     

通气强化气隙式膜蒸馏质量传递数值模拟

采用计算流体动力学(CFD)方法对通气强化气隙式膜蒸馏(AGMD)过程进行了数值模拟,并探讨了强化过程的传质机理。利用FLUENT软件结合流体体积函数(VOF)模型,以通气强化过程膜管内的气液两相流体为研究对象,设定氯化钠溶液为分离介质,氮气为强化介质进行模型建立与模拟分析。结果表明:渗透通量模拟数据与实验数据基本吻合;通气可增大渗透通量(J)与传质系数(k),降低浓度极化率(CPC),有利于膜蒸馏过程;浓度分布模拟结果可用于预测局部浓度极化程度;由拟合出的通气强化过程传质系数关联式的形式,可知过渡扩散-泊肃叶流传质机理比过渡扩散传质机理更接近于通气强化膜蒸馏真实传质过程。基于气体在多孔介质中的传质理论,通过合理建模并设定模拟参数,可研究通气强化传质过程的影响因素(文中为气含率)对强化效果的影响,该方法也可推广应用于研究多影响因素的膜蒸馏强化传质过程。     

2,3,6-三甲基苯酚气-液-液氧化反应与传质过程

对2,3,6-三甲基苯酚(TMP)的气-液-液纯氧常压三相氧化反应与传质过程进行了研究。该反应为液膜传质控制的快速反应,氧气消耗速率对原料TMP为1级。在液膜控制条件下探讨了水相体积分数(ε)、搅拌转速(n)、搅拌桨直径(d)和通气量(V)对反应的影响。结果表明,体系在e达到0.58后产生相变,相变后液相体积传质系数随ε变化趋势发生改变,液相体积传质系数(k_L(O₂)a)随n、d、V的增加而增大。综合考虑上述因素对k_L(O₂)a的影响,得到了液相体积传质系数的量纲一关联式,根据关联式计算得到的液相体积传质系数值与实验值接近,平均相对偏差为4.53%,表明关联式拟合效果较好。     

几种开孔填料的性能研究(四)——传质系数关联式

将几种开孔填料的气侧传质系数实测数据对恩田模型中的k_G关联式进行比较,表明恩田模型用于计算开孔填料的k_G时,其结果偏低,结合已有的k_L的校正法,提出一套利用恩田模型计算开孔填料传质系数的方法。还提出一种校正方法,将按一般关联式算出的传质系数校正至能用于50％液泛气速以上。     

水-丙酸二元体系汽液平衡的热力学性质

用新型泵式沸点仪测定了在101.325kPa下水-丙酸二元系在不同液相组成时的沸点,用过量自由焓函数Q,采用间接法由Tpx推算了水-丙酸二元系的汽相平衡组成y。汽相的非理想性用截至第二项的维里系数的状态方程求出汽相混合物中组分逸度系数。二元体系活度系数的关联分别用Wilson模型、NRTL模型、Margules模型和vanLaar模型进行关联,用最小二乘法求出了它们的液相活度系数模型参数。用所得的液相活度系数来计算三个二元体系的过量吉布斯自由焓函数GE/RT。计算的泡点温度与实验测得的沸点温度吻合良好,由面积积分法检验这些模型参数计算的二元体系相平衡数据,得到很好的热力学一致性。     

水-乙酸二元体系汽液平衡的热力学性质分析

用新型泵式沸点仪测定了在101.325kPa下水-乙酸二元系在不同液相组成时的沸点,用过量自由能函数Q,采用间接法由Tpx推算了水-乙酸二元系的汽相平衡组成y。汽相的非理想性用截至第二项的维里系数的状态方程求出汽相混合物中组分逸度系数。二元体系活度系数的关联分别用Wilson模型、NRTL模型、Margules模型和vanLaar模型进行关联,用最小二乘法求出了它们的液相活度系数模型参数。所得的液相活度系数来计算三个二元体系的过量吉布斯自由能函数GE/RT。计算的泡点温度与实验的所测得的沸点温度吻合良好,由面积积分法检验这些模型参数计算的二元体系相平衡数据得到很好的热力学一致性。     

氨法烟气脱硫SO2吸收传质系数研究

喷淋塔氨法脱硫技术被广泛应用于净化烟气的SO₂,传质系数是喷淋吸收塔重要的设计和运行参数,但目前文献中有关氨法脱硫传质系数的报道很少,还有待进一步研究。在喷淋塔中对氨法脱硫SO₂吸收传质过程进行了实验研究,结合对液滴和塔壁液膜运动的计算,得到不同实验条件下SO₂的吸收传质速率,并建立了氨法脱硫SO₂吸收传质系数表达式。该传质系数包含浆液pH、烟气流速u_g和液气比L/G等主要参数,能够反映不同pH、u_g和L/G条件下SO₂在单位气液接触面积上的传质速率。对比验证结果表明,该传质系数计算得到的SO₂吸收传质速率与实验值之间的相对误差小于±12%,二者能够较好地吻合。建立的传质系数表达式能够为喷淋塔氨法脱硫的优化设计和运行提供理论参考。     

氨法烟气脱硫SO_2吸收传质系数研究

喷淋塔氨法脱硫技术被广泛应用于净化烟气的SO_2,传质系数是喷淋吸收塔重要的设计和运行参数,但目前文献中有关氨法脱硫传质系数的报道很少,还有待进一步研究。在喷淋塔中对氨法脱硫SO_2吸收传质过程进行了实验研究,结合对液滴和塔壁液膜运动的计算,得到不同实验条件下SO_2的吸收传质速率,并建立了氨法脱硫SO_2吸收传质系数表达式。该传质系数包含浆液pH、烟气流速ug和液气比L/G等主要参数,能够反映不同pH、ug和L/G条件下SO_2在单位气液接触面积上的传质速率。对比验证结果表明,该传质系数计算得到的SO_2吸收传质速率与实验值之间的相对误差小于±12%,二者能够较好地吻合。建立的传质系数表达式能够为喷淋塔氨法脱硫的优化设计和运行提供理论参考。     

超临界流体喷淋萃取塔流体力学特性和传质性能

在内径为25mm的连续逆流喷淋塔内进行了流体力学特性和质量传递性能的研究,实验压力为(8～14)MPa,实验温度为35℃,实验体系为CO_2/异丙醇/水和CO_2/乙醇/水.建立了描述连续逆流超临界流体喷淋萃取塔的流体力学关联式,根据双膜理论,建立了用于计算液相总体积传质系数的质量传递模型.流体力学关联式和质量传递模型的计算值与实验结果符合较好.     

内循环反应器的特性检测及在气一固催化反应研究中的应用

本文在评述了各种研究内循环反应器中流动与传递特性方法的基础上,对所研制的无梯度气—固催化反应器进行了特性检测。应用脉冲示踪技术研究了器内气体的流动特性,通过萘球表面蒸发实验测定了气—固相间的传质系数,得到了搅拌转速同相间传质系数及气体循环比率的关联式,建立了排除反应器内外部扩散作用的判据。最后,应用本文反应器研究了乙烯在原粒度工业用银催化剂上氧化反应的宏观动力学,得到了各有关的动力学参数的计算关联式,计算结果与实验值能较满意地吻合。     

吸收膜蒸馏的传热传质过程

由于吸收膜蒸馏系统的进料液和吸收液的温度非常接近甚至相同,其传热过程无相变热损失,有可能实现能耗较低的膜蒸馏过程,本文尝试开展吸收膜蒸馏法海水淡化研究。首先分别以葡萄糖水溶液和氯化钙水溶液为吸收液进行吸收膜蒸馏海水淡化实验,结果表明氯化钙吸收液时的膜通量明显高于葡萄糖吸收液时的膜通量。其次建立了吸收膜蒸馏过程的质量和热量传递模型,并对模型进行了计算,模型计算值与实验值非常接近。最后对葡萄糖水溶液和氯化钙水溶液分别作吸收液时对传质系数和极化现象的影响进行了计算分析,结果显示,氯化钙水溶液作吸收液时传质系数约为葡萄糖水溶液的1.7倍;且极化现象造成的蒸气压力差减小的值为后者的1/4左右。     

吸收膜蒸馏的传热传质过程

由于吸收膜蒸馏系统的进料液和吸收液的温度非常接近甚至相同,其传热过程无相变热损失,有可能实现能耗较低的膜蒸馏过程,本文尝试开展吸收膜蒸馏法海水淡化研究。首先分别以葡萄糖水溶液和氯化钙水溶液为吸收液进行吸收膜蒸馏海水淡化实验,结果表明氯化钙吸收液时的膜通量明显高于葡萄糖吸收液时的膜通量。其次建立了吸收膜蒸馏过程的质量和热量传递模型,并对模型进行了计算,模型计算值与实验值非常接近。最后对葡萄糖水溶液和氯化钙水溶液分别作吸收液时对传质系数和极化现象的影响进行了计算分析,结果显示,氯化钙水溶液作吸收液时传质系数约为葡萄糖水溶液的1.7倍;且极化现象造成的蒸气压力差减小的值为后者的1/4左右。     

非平衡级速率模型用于催化精馏过程的模拟计算

采用非平衡级速率模型对醋酸甲酯水解的催化精馏中试过程进行了模拟计算,反应精馏段催化剂填料层的气相和液相传质系数用自行测定的经验关联式计算,提馏段的填料层传质系数用Onta的关联式,反应速率根据所测定的宏观反应动力学方程结合催化剂包的效率因子进行计算,得到令人满意的结果．