间歇精馏最优化操作的工业前景

根据国内外在间歇精馏最优化方面的研究成果,阐述最优化技术应用于间歇精馏过程的实际意义,并分别介绍各种间歇精馏优化操作的特性、求解方法以及与常规操作(恒回流比操作和恒塔顶浓度操作)的比较。     

规整填料塔精馏的Marangoni效应

选用 6种代表性物系对陶瓷板波纹和不锈钢丝网规整填料进行全回流精馏实验 ,考察Marangoni效应对规整填料液体流动分布及传质的影响 .结果表明 :对纯有机体系 ,Marangoni效应影响较小 ;而对有机物的水溶液 ,Marangoni效应严重影响着填料的润湿和传质效率     

浮阀塔板气液相界面积

研究了浮阀塔板上的气液接触状况以及相界面积。同时根据湍流液体中气泡变形与破碎的机理,建立了计算浮阀塔板相界面积的理论模型。该模型可用于比较不同浮阀结构对相界面积的影响。在理论研究的基础上,设计了一种新型浮阀——导向菱形浮阀。通过实验证明该浮阀塔板的相界面积得到显著提高。     

好氧发酵过程微界面传质耦合模拟分析

微生物好氧发酵过程是一个多相生化反应体系,空气中的氧在气液两相间的传质速率对生化发酵过程有重要影响。而气泡中氧的传递特性是气泡的形态、运动及体系温度、压力和物性综合影响的结果。通过建立两组分空气气泡上升及其氧传质耦合模型,进而采用数值模拟描述好氧发酵体系中微界面体系的强化效果。利用能量耗散理论评价制造微气泡体系的能耗,以获得高性价比的气泡形态和较高的氧利用率。计算结果表明,在预设的工况下,液面高度一定的反应器内,初始半径大于500 μm的气泡会在短时间内逸出体系,造成物料浪费;而气泡初始半径小于100 μm时,其停留时间、传质效率和氧利用率会显著提升。小气泡的生成需要较大的能耗,需要综合生产成本考虑。在不考虑其他因素影响的情况下,体系中的DO值如果维持在20%~30%,可以获得最大的氧气传质速率。     

塔板上CaCO3结垢速率

在100 mm塔径的筛板塔内,采用加速结垢的方法研究了Ca(OH)2-H2O-CO2-Air体系内4种不同材质的塔板表面上CaCO3的结垢行为,考察了液相浓度、温度、CO2浓度、F因子、时间及材质对结垢速率的影响. 结果表明,塔板上的CaCO3结垢为方解石晶形. 结垢过程可大致分为3个阶段：起始阶段、过渡阶段、稳定阶段. 各因素对结垢速率影响可拟合成方程u=Ae-E/(RT)ca1cb2qcv,lqdv,gte,但第三阶段中t不出现. 实验条件下,CaCO3在筛板上结垢的活化能变化范围为8.01~28.4 kJ/mol,结垢第三阶段的活化能最大,第一阶段最小,整个过程由扩散控制.     

受热降膜Marangoni效应临界状态表征

采用红外热成像技术,研究了水和Na2SO4水溶液受热降膜的Marangoni效应及对降膜流动的影响。发现在降膜的流向和径向都存在热Marangoni效应,但Marangoni数却不能较好地表征Marangoni效应对液膜流动的影响程度。因而引入Marangoni效应影响因子ε。结果表明,ε能较好地表征Marangoni效应对液膜流动的影响程度,且不同溶液受热降膜存在一个近似相同的临界值(εLc)。当εLεLc,降膜流向热Marangoni效应将引起降膜明显的扰动。根据εLc值,可获得临界Marangoni数MaTc,L。     

硅橡胶复合膜用于渗透蒸发的膜传质动力学(Ⅱ)膜内的扩散传质

The pervaporation of organics from dilute aqueous solution through a novel plate composite silicone rubber membrane was investigated. The measured and derived data indicated that the composite membrane possessed very high permeation flux and stable selectivity for dilute organic aqueous solution. Based upon the well- known resistance-in- series model, diffusive mass transfer behavior in membrane was investigated by calculation from the measured data with different skin layer thickness of membranes. The experimental results showed that the diffusive mass transfer coefficient conformed to Arrhenius correlation with temperature and was independent of the flow status. The diffusivities of the given alcohols in membrane had an order of magnitude 10 m-10·s-1 at a wider range of temperature, which is similar to those reported in literatures.     

填料塔中碱性水溶液对空气中微量CO2的净化

在填料吸收塔中研究了NaOH水溶液(0.30～0.97 kmol·m^-3)以及有机胺水溶液(MEA：0.10～0.50 kmol·m^-3；DEA：0.10～0.50 kmol·m^-3)吸收空气中微量CO₂的过程，并建立了该过程的数学模型，用NaOH水溶液吸收空气中微量CO₂的实验结果估算了填料的有效相界面积a_v，并根据有效相界面积以及有机胺水溶液吸收CO₂的实验结果预测了MEA、DEA水溶液吸收空气中微量CO₂的总反应速率常数(k_ov)_exp.由实验结果计算得到的总反应速率常数与数学模型能很好地吻合.     

离子液体与树脂催化合成醋酸正丁酯的动力学比较

以阳离子交换树脂AMBERLYST15和各种离子液体为催化剂,研究了醋酸和正丁醇反应生成醋酸正丁酯的动力学。实验测定了催化剂种类、反应温度和催化剂量对反应速率的影响,并用拟均相模型对实验数据拟合。在实验条件下,发现AMBERLYST15和己内酰胺四氟硼酸盐催化效率很高,表观活化能分别为36.69,37.06kJ/g,指前因子分别为120.0,61.50m3/(g.h)。结果表明,树脂AMBERLYST15和己内酰胺四氟硼酸盐离子液体二类催化反应的活化能相近,指前因子却相差很大,2种催化剂在相同的催化机理下有不同的催化效率。     

Marangoni效应对降膜加热流动的影响

采用红外热像仪和智能化薄膜厚度测试仪研究了垂直板上受热降膜的流动特性, 得到液膜表面温度分布、液膜宽度、液膜厚度、局部液膜厚度随时间变化关系等参数 通过对这些参数的分析,可知降膜加热流动时,液膜表面出现轴向和径向的温度梯度,由此产生的表面张力梯度引起Marangoni效应对降膜流动有着很大的影响降膜加热流动过程中,Marangoni 效应使液膜产生较大的收缩,膜厚增加,表面波动加强.