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.     

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。     

50mm折流板脉冲萃取柱吹气法测量存留分数

在柱径为50mm的折流板脉冲萃取柱中,首先利用吹气法研究了硝酸水溶液和30%TRPO煤油水溶液体系的单相流时均摩擦压降Δpf特性.实验结果表明当A′ω≠0,且uc=0时,Δpf可以忽略;而当A′ω=0时,Δpf与uc满足Noh模型的线性关系.在Noh模型的基础上,给出了计算A′ω≠0时单相流时均摩擦压降的模型,实验结果与模型预测相一致.在单相流摩擦压降的基础上,又研究了连续相分别为硝酸溶液和30%TRPO煤油溶液体系的两相流时均摩擦压降Δpf特征.实验结果表明:两相流时均摩擦压降Δpf可用于计算分散相存留分数,其近似由连续相所对应的Noh单相流模型求得,并可用于折流板脉冲萃取柱分散相存留分数的确定.     

φ50 mm折流板脉冲萃取柱吹气法测量存留分数

在柱径为50 mm的折流板脉冲萃取柱中,首先利用吹气法研究了硝酸水溶液和30％TRPO-煤油水溶液体系的单相流时均摩擦压降Δp_f特性.实验结果表明当A′ω≠0,且u_c＝0时,Δp_f可以忽略;而当Aω＝0时,Δp_f与u_c满足Noh模型的线性关系.在Noh模型的基础上,给出了计算Aω≠0时单相流时均摩擦压降的模型,实验结果与模型预测相一致.在单相流摩擦压降的基础上,又研究了连续相分别为硝酸溶液和30％TRPO-煤油溶液体系的两相流时均摩擦压降Δp_f特征.实验结果表明：两相流时均摩擦压降Δp_f可用于计算分散相存留分数,其近似由连续相所对应的Noh单相流模型求得,并可用于折流板脉冲萃取柱分散相存留分数的确定.     

梯形波脉冲筛板萃取柱流体力学性能

本文以HNO_3-30％TBP(KO)为实验体系,进行了梯形波脉冲筛板柱流体力学实验。实验中测量了不同脉冲振幅、频率、流比及两相流量时分散相(水相)的存留分数。测量了不同振幅、频率、流比时的液泛通量。初步分析了脉冲上、下冲程的平均速度对萃取柱流体力学行为的影响。分析了脉冲气源压力对存留分数和液泛通量的影响。     

折流板脉冲萃取柱的结构参数对孔收缩因子的影响

利用吹气法研究了折流板脉冲萃取柱的结构参数（板间距、柱径和板开孔率）对预测摩擦压降模型中孔收缩因子Co的影响。研究结果表明：当实验体系为硝酸溶液时,Co值随柱径、板间距和板开孔率的增加而减小;当实验体系为30％三烷基氧膦-煤油溶液且柱径不大于0．05m时,Co值与脉冲雷诺数ReAf和板开孔率有关,与板间距无关,而当柱径为0．1m时,Co值与板间距和板开孔率有关,而与操作参数ReAf无关。     

Determination of holdup by air purge in φ50 mm discs and doughnuts pulsed extraction column

在柱径为50 mm的折流板脉冲萃取柱中,首先利用吹气法研究了硝酸水溶液和30％TRPO-煤油水溶液体系的单相流时均摩擦压降Δp_f特性.实验结果表明当A′ω≠0,且u_c＝0时,Δp_f可以忽略;而当Aω＝0时,Δp_f与u_c满足Noh模型的线性关系.在Noh模型的基础上,给出了计算Aω≠0时单相流时均摩擦压降的模型,实验结果与模型预测相一致.在单相流摩擦压降的基础上,又研究了连续相分别为硝酸溶液和30％TRPO-煤油溶液体系的两相流时均摩擦压降Δp_f特征.实验结果表明：两相流时均摩擦压降Δp_f可用于计算分散相存留分数,其近似由连续相所对应的Noh单相流模型求得,并可用于折流板脉冲萃取柱分散相存留分数的确定.     

振动筛板萃取柱操作特性的研究

用煤油(内含30%磷酸三丁酯)-水体系研究了内径为50mm的振动筛板萃取柱的操作特性,其中包括以有机相为连续相时分散相的存留分数,以水为连续相时分散相的存留分数及连续相的纵向混合.实验表明,这种萃取柱在高频率、小振幅的条件下有较好的操作特性.对另外二个工业上的实际体系,即醋酸异丙酯-水(内含10%醋酸、7%硫酸钠)体系和重苯-氨水(内含0.2%酚)体系在振动筛板萃取柱中的流动特性也进行了研究,并给出了液泛特性关联式.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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%。     

振动筛板萃取塔的液泛点和塔藏量的研究

在塔径32mm,高1960mm的振动筛板萃取塔中,用叔胺N_(235)-TBP-煤油/水等三个无传质体系,进行了液泛点和塔藏量的研究.作者认为两相流过筛孔的实际相对速度,与塔板在单位时间内对单位质量液体所做的功有关,并与体系物性及板间距相关.由于这种想法,建议用A~2F~3代替常用的AF,可以较好地关联本实验数据,和较简明地反映各参数对液泛点和塔藏量的影响,得到了一个新关联式.研究结果指出:①振幅和频率对液泛点和塔藏量的影响是不同的;②分散相的选择无显著影响,③塔板开孔率和板间距是肯定有影响的.实验的振动强度及体系物性参数的范围较宽,塔板开孔率大,板间距小,并采用金属萃取广泛应用的叔胺及二(2-乙基己基)磷酸苹取剂以及煤油稀释后作为有机相.因此,本工作对推广这种塔于金属萃取将有一定的促进作用.     

折流式超重力旋转床的液泛

在Wallis提出的气液两相逆流液泛关联式的基础上,建立了折流式超重力旋转床的液泛关联式. 以空气-水为物系,对转子直径288 mm、高55 mm的折流式旋转床进行了液泛实验. 旋转床转子采用动圈开单排孔和动圈开多排孔2种结构,用实验数据拟合出这2种结构的液泛关联式参数. 结果表明,随着气液流动参数的增加,折流式旋转床的液泛能力因子减小. 转速每增加100 r/min,液泛能力因子平均减小0.007 m/s. 在相同条件下,多排孔转子液泛能力因子比单排孔高8.5%.     

搅拌筛板萃取塔液泛特性研究

为明确萃取塔对不同体系、不同操作条件下的性能,在内径为50 mm的三级搅拌筛板萃取塔中,针对7个不同物性特点的体系进行了液泛特性研究,液泛点采用观察法判断。实验结果表明,穿流式筛板的过孔阻力和过度搅拌是液泛产生的两个原因;萃取塔的两相总空塔流速与搅拌转速关系曲线将塔的操作区域分为搅拌不足液泛区、正常操作区、搅拌过度液泛区和流速过高液泛区等区域;增大分散相流速比增大连续相流速更容易造成液泛。通过比较不同界面张力、两相密度差、连续相黏度体系的液泛特性可知,该萃取塔适合中、低界面张力体系在低流速下操作。     

往复板式萃取塔的分散相滞液量

通过测定往复筛板液—液萃取塔中分散相在连续相中的总滞液量x,对两个不同的物系,即煤油—水,煤油—35％(质量百分率)甘油水溶液的实验进行了研究。通过改变分散相流率V_d、连续相流率V_c、往复筛板的振幅a和开孔率φ等不同条件,观察筛板(?)复运动的振动频率f与分散相滞液量X之间的关系而得知。筛板往复运动的振动频率与分散相滞液量之间的关系存在一个过渡区,即在一定的振动频率下出现一分散相滞液量的最低值,只是在不同的条件下最低值的数值不同而已。混合澄清区和乳化区分别位于最低值的前后,这个现象很类似脉冲筛板萃取塔和转盘萃取塔的研究报道。     

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。     

管壳式换热器结构对振动的影响

为避免管壳式换热器振动导致的设备损坏和经济损失,文中对换热器结构,包括换热管排列角度、管心距、换热管外径以及折流板间距对换热器振动的影响进行了分析,并且使用HTRI软件进行验证计算。理论分析和计算结果表明,换热管排列角度不仅对临界流速、卡门旋涡频率和声学共振频率均有直接的影响,而且决定了管心距对临界流速和换热器频率的影响。临界流速与换热管外径成正比,共振频率比值与换热管外径成反比。错流流速与临界流速比值与折流板间距成正比、声共振频率比值与折流板间距成反比。     

聚碳酸酯液液分离器的流体力学模拟和中试试验

对聚碳酸酯混合液,通过液液间歇沉降实验得到分散相液滴的Sauter平均粒径为330 μm。采用Mixture多相流模型对聚碳酸酯液液静态分离器进行了模拟和分析。对平行板、波纹板和斜板进行了比较,得出斜板更适合聚碳酸酯液液分离。考察了斜板长、板间距、倾斜角度、入口流量对液液分离效果的影响,得出对于水油相体积比为0.6的物料,最优的聚结板参数为斜板倾角20°、板长0.8 m、板间距40 mm、筒内最大流速5.3×10^-3 m·s^-1。设计了聚碳酸酯液液分离器,进行了中试试验,水油两相出口浓度接近各自的溶解度值,筒内最大流速为3.9×10^-3 m·s^-1,结果表明该分离器起到了很好的液液分离效果,可以取代原有的碟片离心机设备,降低了设备和操作费用。