液滴破碎现象及其对液液传质影响的实验研究

论文摘要

液滴破碎过程对液液萃取过程的传质效率有重要影响,针对液滴破碎强化进行深入的研究对于开发新型液液萃取设备具有重要意义,为此本文对振动和气体扰动两种强化液滴破碎的过程进行了研究。在本课题组以往研究的基础上,本文提出了一种液液萃取振动规整填料塔,并在Φ50的填料萃取塔中对其萃取性能进行了测试。实验体系为30%磷酸三丁酯(简称TBP)(煤油)—醋酸—水。测定了不同操作条下的表观传质单元高度、分散相存留分数和液泛负荷等传质性能和流体力学性能数据,结果表明:液液萃取振动规整填料塔的表观传质单元高度平均比振动筛板塔低18%左右,分散相存留分数平均比振动筛板塔高30%左右,液泛负荷平均比振动筛板塔高20%。针对气体扰动可以强化液滴破碎的现象,本文在以往工作的基础上提出了一种气液液萃取设备。通过拍照观察了气泡在规整填料塔内的破碎情况,发现由于填料的作用,破碎后的气泡直径约为2~3mm,且分布均匀,远低于普通筛板塔内的气泡直径(6~7mm)。利用该设备首先考察了中等界面张力体系的传质效率,结果表明采用气体扰动强化时设备的传质单元高度较没有气体扰动时低15%;另外,以蒽醌工作液反应萃取过程为具体研究对象,测试了该设备的传质效率,结果表明:在相同的操作条件下,气体扰动下的规整填料萃取塔的表观传质单元高度比筛板萃取塔低65%左右,分散相存留分数比筛板萃取塔高25%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 概述：液滴破碎及其强化
• 1.2 萃取设备简介
• 1.3 萃取体系及络合萃取介绍
• 1.3.1 萃取体系
• 1.3.2 络合萃取
• 1.4 萃取填料塔传质及流体力学性能测试
• 1.4.1 流体力学性能
• 1.4.2 填料传质性能
• 1.5 本课题主要研究内容
• 第二章 液液萃取振动规整填料塔的实验研究
• 2.1 实验装置及流程
• 2.2 实验体系及物性测定
• 2.2.1 实验体系
• 2.2.2 物性测定
• 2.3 实验操作方法及结果处理
• 2.3.1 流量计标定及操作步骤
• 2.3.2 传质实验数据处理方法
• 2.4 实验结果与讨论
• 2.4.1 不同填料安装方式的振动规整填料塔流体力学性能测试
• 2.4.2 不同填料安装方式的振动规整填料塔传质性能测试
• 2.4.3 振动规整填料塔与振动筛板塔的传质性能比较
• 2.5 小结
• 第三章 气液液三相萃取的实验研究
• 3.1 气泡在新型规整填料塔内破碎行为的研究
• 3.1.1 实验装置和流程
• 3.1.2 实验所用规整填料
• 3.1.3 实验结果与讨论
• 3.2 气液液三相萃取的萃取性能测试
• 3.2.1 煤油－醋酸－水－空气的萃取性能
• 3.2.2 蒽醌工作液－双氧水－水－空气的萃取性能
• 3.3 小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 符号说明
• 致谢