含溴卤水膜吸收性能研究及过程模拟

论文摘要

溴素是重要的化工原料,目前工业化提溴采用水蒸汽蒸馏法和空气吹出法,该方法能耗高、对提溴原料品味要求高,且吸收塔易出现液泛和返混现象。木文对气态膜吸收法卤水提溴性能进行研究,并初步探讨过程传递强化的途径。采用聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维疏水膜对溴水膜吸收性能开展实验研究,分析了影响膜吸收性能的因素,确定了溴水膜吸收过程为一级动力学过程,讨论了溴水膜吸收过程中浓差极化对膜吸收性能的影响。通过回归正交试验确定了溴水膜吸收过程的回归方程,对流体力学条件对溴水膜吸收过程的传质性能参数进行预测,同时分析了影响因素的显著性。在进料侧温度为50℃、进料流速为22.24cm/s、进料浓度为220mg/L.吸收侧NaOH溶液流量为2L/h、浓度为0.01mol/L的条件下,PVDF中空纤维膜溴水的膜吸收通量达到6.17×10-3kg/（m2·h）探讨了PVDF中空纤维膜溴水膜吸收的传递过程,确定溴水膜吸收跨膜机理为Knudsen扩散模型,建立了描述该过程的数学模型,基于该模型的模拟结果与溴水膜吸收实验结果吻合较好。溴水中无机离子对于其膜吸收性能的影响研究结果表明：盐的存在使流体粘度增加、扩散系数降低,故盐溶液存在时溴水膜吸收过程通量比无添加盐类时低,溴水中NaCl浓度从0.01N升高至2N,溴水膜吸收通量从0.49×10-3kg/（m2·h）降低至0.29×10-3kg/（m2.h）.实验模拟了中、低度卤水膜吸收提溴性能,实验结果与建立的数学模型模拟结果尚存在一定差距,建立的过程数学模型仍有待完善。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 溴的简介
• 1.1.1 溴的性质
• 1.1.2 自然界中溴的分布
• 1.1.3 溴的主要用途
• 1.1.4 溴的生产工艺及生产现状
• 1.2 膜吸收
• 1.2.1 膜吸收基本原理
• 1.2.2 充气膜及其过程特征
• 1.2.3 膜吸收组件和操作方式
• 1.2.4 膜吸收的优点与局限性
• 1.2.5 膜吸收用膜材料
• 1.2.6 膜吸收技术的应用
• 1.2.7 膜吸收研究展望及应用前景
• 1.3 本文立论依据、研究内容及研究思路
• 1.3.1 本文立论依据
• 1.3.2 本文研究内容
• 1.3.3 本文研究思路
• 2 溴水膜吸收实验
• 2.1 膜吸收实验装置及流程
• 2.2 试验仪器及试剂
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 试验试剂
• 2.3 实验步骤
• 2.4 溴含量的测定
• 2.5 MA分离性能参数
• 2.5.1 膜通量
• 2.5.2 吸收率
• 2.5.3 传质系数
• 3 PVDF中空纤维膜溴水吸收性能研究
• 3.1 吸收时间对溴水膜吸收性能的影响
• 3.2 流体流速对溴水膜吸收性能的影响
• 3.2.1 原料液流速对溴水膜吸收性能的影响
• 3.2.2 吸收液流速对溴水膜吸收性能的影响
• 3.3 原料液温度对溴水膜吸收性能的影响
• 3.4 流体浓度对溴水膜吸收性能的影响
• 3.4.1 原料液浓度对溴水膜吸收性能的影响
• 3.4.2 吸收液浓度对溴水膜吸收性能的影响
• 3.5 本章小结
• 4 PVDF膜溴水膜吸收过程最佳工艺
• 4.1 实验方案的设计—回归正交试验法
• 4.1.1 确定变化范围的因素
• 4.1.2 水平的确定
• 4.2 溴水吸收过程回归正交试验方案设计
• 4.2.1 实验目的及指标
• 4.2.2 回归正交表的选用
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 回归正交试验结果
• 4.3.2 回归正交试验结果讨论
• 4.4 本章小结
• 5 溴水膜吸收过程数学模拟
• 5.1 膜吸收过程的热量和质量传递
• 5.1.1 溴水膜吸收过程热量传递
• 5.1.2 溴水膜吸收过程跨膜传质模型
• 5.2 溴水膜吸收过程数学模拟
• 5.2.1 溴水膜吸收数学模型的建立
• 5.2.2 溴水膜吸收过程数学模拟结果与讨论
• 5.2.3 溴水膜吸收过程试验数据与数学模拟结果比较
• 5.3 本章小结
• 6 卤水中溴的膜吸收性能研究
• 6.1 模拟卤水中盐类对膜吸收的影响
• 6.1.1 模拟卤水中各种盐类对膜吸收影响
• 6.1.2 模拟卤水中NaCl浓度对膜吸收性能的影响
• 6.2 模拟卤水中溴膜吸收实验结果与模拟结果比较
• 6.3 本章小结
• 7 结论
• 8 展望
• 9 参考文献
• 10 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 11 致谢