脉冲筛板萃取柱中连续相的轴向混合

通过示踪剂实验方法对38mm脉冲筛板萃取柱中连续相的轴向混合进行了研究。分别采用亚甲基蓝溶液和氯化钾溶液为示踪剂。实验过程中,首先采用"扰动-响应"技术实测了示踪剂的停留时间分布(RTD)曲线,然后依照轴向扩散模型(ADM)应用最小二乘法拟合求出连续相的轴向混合系数Ec,并分析了连续相表观流速、分散相表观流速、脉冲强度对于Ec的影响。实验结果表明,示踪剂浓度、径向取样位置和轴向取样位置对轴向混合系数Ec值的影响可以忽略,轴向混合系数Ec随着脉冲强度和两相表观流速的增加而增大。最后在本实验参数范围内,拟合出了连续相的轴向混合系数随操作参数变化的经验关系式,与实验结果对比,相对偏差在±20%以内。     

气体搅拌的萃取塔中轴向混合性质的研究

在内径为50mm的气体搅拌萃取塔中，研究了空气－水－煤油系统的轴向混合特征。实验以水为连续相，煤油为分散相，以空气为搅拌动力源，采用脉冲应答技术，分别测定了连续相和分散相的轴向扩散系数，并讨论了连续相流速、分散相流速、气相流速及在塔内装入静态混合器时对塔内轴向混合性质的影响，得到了在操作范围内的经验关联式。     

气体搅拌的萃取塔中轴向混合性质的研究

在内径为50mm的气体搅拌萃取塔中，研究了空气－水－煤油系统的轴向混合特征，实验以水为连续相，煤油为分散相，以空气为搅拌动力源，采用脉冲应答技术，分别测定了连续相和分散相的轴向扩散系数，并讨论了连续相流速，分散相流速，气相流速对在塔内装入静态混合器时对塔内轴向混合性质的影响。     

新型脉冲萃取塔存留分数与特性速度

为测试锥形穿流塔板的性能,在内径为75mm的脉冲萃取塔中,以煤油-水和10%磷酸三丁酯/煤油-水为实验体系,在无传质条件下,研究脉冲强度与两相表观流速对分散相存留分数和特性速度的影响。结果表明,在实验范围内,存留分数与分散相流速近似成正比,与连续相流速无关。而随着脉冲强度的增大,存留分数先减小,当脉冲强度达到临界值(Af)_t后,存留分数迅速增大。将此临界值与脉冲筛板塔临界值进行对比,两种体系分别减小约9.7%和41.4%,此外,特性速度随着脉冲强度的增大而减小,且界面张力较低的体系减小幅度更大。在实验结果分析的基础上,利用量纲分析方法得到了存留分数与特性速度的工程经验关联式,预测值与实验值符合较好,相对误差均小于20%,可以应用于脉冲萃取塔的设计计算。     

氯盐体系硝酸/盐酸脉冲萃取分离装置水力学研究

硝酸-氯化钾直接法可低成本制备熔盐级硝酸钾,溶剂萃取分离氯盐溶液中的硝酸和盐酸是关键步骤之一。研究了处理H⁺/K⁺/Cl^-/H₂O-磷酸三丁酯/磺化煤油体系脉冲筛板萃取塔的水力学性能,结果表明分散相液滴直径随脉冲强度的增大而减小,与两相表观流速无关;存留分数随脉冲强度的增大呈现先减小后增大的趋势,随两相表观流速的增大而增大。拟合得到了液滴直径与存留分数的Kumar-Hartland关联式,两者计算值和实验值的平均相对偏差（AARD）分别为4.74%与5.60%。     

新型组合式规整填料在液液萃取中的传质性能

采用质量分数30%磷酸三丁酯-煤油-醋酸-水物系,对一种新型萃取用组合式规整填料的传质性能进行了测定,考察了连续相流速和分散相流速对其传质效率的影响。实验结果表明:在相同的二相流速下,组合式规整填料的表观传质单元高度比16 mm鲍尔环平均低约54%。固定连续相流速,随着分散相流速的增加,填料的表观传质单元高度降低,传质效率提高;固定分散相流速,随着连续相流速的增加,填料的表观传质单元高度增大,传质效率降低。     

新型规整网孔填料萃取性能实验研究

为了得到一种新型规整网孔填料在萃取中的传质效率,在Φ50 mm的填料塔中,采用质量分数为30%磷酸三丁酯(TBP)-煤油-醋酸-水中等界面张力的物系,测定了3种不同齿度新型网孔规整填料的液液萃取性。与Φ10 mm鲍尔环相比,在相同的操作条件下新型网孔规整填料的表观传质单元高度比鲍尔环降低15%—45%。固定连续相流速,随着分散相流速的增大,表观传质单元高度变小,传质效率高。固定分散相流速,随着连续相流速的增大,表观传质单元高度变大,传质效率变低。在所测物系条件下,小网孔具有高的传质效率。     

φ50折流板脉冲萃取柱水力学性能

以30％TRPO煤油溶液和1 mol·L^-1硝酸溶液为体系,在φ50折流板脉冲萃取柱中考察了折流板脉冲萃取柱的操作参数（脉冲振幅、脉冲频率、流速和流比）和结构参数（开孔率和板间距）对其水力学性能（液泛通量、液泛存留分数和正常操作时分散相存留分数）的影响.结果表明：在乳化操作区,液泛通量随着开孔率增加、脉冲强度和流比的减小而增大,与板间距无关;根据液泛存留分数的结果,给出了最优开孔率为23％;此时正常操作时分散相存留分数与连续相的流速、流比和脉冲振幅呈正比,而与脉冲频率无关,浸润性的影响造成了板间距对以硝酸溶液和30%TRPO煤油溶液为连续相时的分散相存留分数影响规律不同.     

折流板脉冲萃取柱水力学性能研究

以体积分数30%三烷基氧膦(TRPO)煤油溶液和1 mol/L硝酸溶液为体系,在100 mm折流板脉冲萃取柱中考察了折流板脉冲萃取柱的操作参数(脉冲振幅、脉冲频率、流速和流比)和结构参数(板间距)对其水力学性能(液泛通量、液泛存留分数和正常操作时分散相存留分数)的影响。实验研究表明:液泛通量随着脉冲强度的减小而增大,与流比和板间距无关,并给出其关联式;操作参数和柱结构参数对液泛存留分数的影响均可忽略;正常操作时分散相存留分数与连续相的流速、流比成正比关系,而与脉冲频率无关,并随板间距和脉冲振幅的增大而增大,并给出了分散相存留分数的经验关联式。     

同向环流萃取装置的存留分数和液泛研究

在直径0.1 m,孔径3 mm的一种同向环流萃取装置中,针对煤油-水和30%磷酸三丁酯(TBP)/煤油-水两种体系,采用体积置换法和观察法分别对分散相存留分数和液泛速度进行了研究。实验结果表明了分散相存留分数随两相表观速度的增大而增大,且分散相速度的影响大于连续相速度。得出了在这两种体系下,连续相的流量范围分别为0～29和0～34 L×h~(-1),分散相的流量范围分别为10～166和16～125 L×h~(-1)。同时,采用无因次数群法拟合出存留分数和液泛速度的经验关联式。两个经验关联式都能在实验范围内很好地对存留分数和液泛速度进行预测,为工业过程放大和工程设计提供了重要的计算依据。     

往复振动筛板塔对低界面张力体系萃取过程的强化

对低界面张力体系正丁醇-丁二酸-水在往复振动筛板塔中的萃取性能进行研究,体系中水为萃取剂,萃取正丁醇中的丁二酸。实验考察了两相流速、相比、传质方向和筛板振动速率对流体力学性能和传质性能的影响,并且与相同操作条件下固定筛板萃取塔的性能作对比。结果表明,筛板振动速率不高于3.5 cm/s的情况下体系没有发生乳化现象,相比增大到2.8时接近液泛点,实验稳定性较差。流速和相比增大能够获得更好的液滴分布和更大的体积传质系数,但增大的幅度要综合考虑设备的最大通量和两相在塔内的停留时间。分散相到连续相的传质方向传质相界面积大,更有利于提高传质效率。相同操作条件下,连续相中的轴向混合远大于分散相的轴向混合。与固定筛板塔的萃取性能相比,振动筛板改善液滴分布、增大处理能力和强化传质的作用都很明显。     

ø50折流板脉冲萃取柱水力学性能

以30%TRPO煤油溶液和1 mol·L-1硝酸溶液为体系,在ø50折流板脉冲萃取柱中考察了折流板脉冲萃取柱的操作参数(脉冲振幅、脉冲频率、流速和流比)和结构参数(开孔率和板间距)对其水力学性能(液泛通量、液泛存留分数和正常操作时分散相存留分数)的影响.结果表明在乳化操作区,液泛通量随着开孔率增加、脉冲强度和流比的减小而增大,与板间距无关;根据液泛存留分数的结果,给出了最优开孔率为23%;此时正常操作时分散相存留分数与连续相的流速、流比和脉冲振幅呈正比,而与脉冲频率无关,浸润性的影响造成了板间距对以硝酸溶液和30%TRPO煤油溶液为连续相时的分散相存留分数影响规律不同.     

气体搅拌萃取过氧化氢实验研究

在内径为50 mm的筛板塔内,研究了空气-水-蒽醌工作液三相体系萃取过氧化氢过程.萃取温度为40℃,空气和分散相的表观流速分别为(1.31～3.22)×10-3m·s-1和(1.27～1.70)×10-3 m·s-1,分散相和连续相的表观流速之比为50:1.结果表明,在普通液-液萃取过氧化氢过程中引入气体作搅拌,可减小分散相的液滴直径,增大相际接触面积,明显提高萃取效率,降低萃余相中过氧化氢的含量.传质单元高度随气体表观流速的增加而降低,传质系数随气体表观流速的增加而增大.     

往复振动板式萃取塔水力性能研究

以上－煤油为介质,在内径为０．０３１ｍ的往复振动板式萃取塔内研究了此塔的分散相持液量、轴向混合和液滴大小。研究表明分散相持液量与板振幅、频率、连续相流速和分散相流速有关;Ｓａｕｔｅｒ平均直径与板振幅、频率有关。应用脉冲响应法测试此塔的轴向混合,以无因次方程对轴向混合系数进行关联。     

脉冲筛板萃取塔CFD-PBM模型研究

脉冲筛板萃取塔是核工业等领域中最常用的萃取设备之一，为深入了解脉冲筛板萃取塔中两相流行为规律，使用CFD-PBM模型对脉冲筛板萃取塔中由有机相(30%TBP-正十二烷)、水相(HNO₃水溶液)组成的体系进行两相流过程模拟分析，模拟结果与实验数据吻合较好，分散相存留分数和Sauter平均液滴直径的相对偏差仅为8.28%和5.54%；随脉冲速度增加，Sauter平均液滴直径减小，液滴直径分布更均匀，分散相存留分数增加，特性速度减小；两相表观速度对液滴直径影响较小，分散相表观流速增加有利于提高分散相存留分数，而连续相表观流速影响不大；发生液泛时分散相液泛表观速度随连续相液泛表观速度增大而减小，随脉冲速度增加液泛通量先增后减，存在极值。     

气体扰动萃取过氧化氢的试验研究

在内径为50mm的筛板塔内,研究了蒽醌工作液-过氧化氢-水体系的气体扰动萃取过程。萃取温度为40℃,空气和分散相的表观流速分别为（0～3．22）mm／s和（1．27～1．70）mm／s,分散相和连续相的表观流速之比为50：1。结果表明,在过氧化氢萃取塔中引入扰动气体,增大了分散相滞液率,提高了总板效率,降低了萃余相中过氧化氢的含量。     

轻重相交替进料筛板萃取塔中的传质性能研究

针对间歇操作萃取工艺生产能力低,而逆流连续操作萃取工艺返混严重等问题,研究提出了轻重相交替进料操作的萃取工艺,并对轻重相交替进料筛板萃取塔中的传质性能进行了研究。以煤油-苯甲酸-水为萃取体系,采用单个液滴的传质模型来计算萃取塔的分散相总传质系数,并研究了分散相流速、连续相流速、液滴上升速度以及塔板间距对分散相总传质系数的影响。实验得到分散相总传质系数Kod的数值在3.49?10?5~5.47?10?5 m?s?1,总分散相存留分数在1.63%~4.37%。结果表明轻重相交替进料筛板萃取塔的分散相总传质数高于Kühni搅拌萃取塔、脉冲萃取塔和振动挡板塔,并且流量变化对Kod的影响小,返混效应弱,总分散相存留分数小,不易液泛。     

转盘萃取塔中连续相轴向混合的研究

根据塔内流体运动规律,分别研究了转盘萃取塔单相流和两相逆流时连续相轴向混合的机理.采用光导纤维测定脉冲示踪的浓度响应,从而得到单相流轴向混合Peclet数和两相逆流时分散相对连续相轴向混合的影响(f_w-△~W)的数学表达式.这些表达式对轴向混合的计算,能从高转盘转速扩展到低转速,并能适用于较广的流速范围.为了分析连续相的轴向混合,对分散相滞留量及分散相液滴直径也作了初步研究,并得出了关联式.     

用动态响应曲线法研究脉冲筛板萃取柱的传质特性

用动态响应曲线法研究了内径150mm脉冲筛板萃取柱的传质特性,并考虑了轴向混合。实验体系采用30％TBP(煤油)-硝酸-水,操作条件:脉冲频率:1.0～2.5s~(-1),脉冲振幅=0.0067～0.030m,有机相/水相=1/1～3.3/1.实验结果表明,本法与稳态浓度剖面法同样可靠,且省时、省料,可在更宽流比范围内用于大柱径萃取设备的研究。     

多级搅拌塔气液液系统的轴向混合

本文在内径为５４ｍｍ，级数为１６的多级搅拌塔中，研究了空气－水－煤油系统的轴向混合性质。讨论了搅拌转速、水相流速、有机相流速及气相流速对液体连续相和分散相轴向混合的影响。得到了操作范围内描述塔内轴向扩散系数的关联式。对连续水相：Ｅｃ＝０．７４５·Ｎｓ０．５３０·ｕｇ０．４５９·ｕｃ０．６９１·ｕｄ０．３１９对分散有机相：Ｅｄ＝２１．９２·Ｎｓ０．４６５·ｕｇ０．８９８·ｕｃ０．２５８·ｕｄ０．７６２