水萃取氯丙醇的传质性能

为满足水萃取氯丙醇萃取塔设计开发需要,采用单液滴法测定了水萃取氯丙醇的总传质系数,结果表明:总传质系数随着比表面积、温度的升高而增大。依据双膜理论,联合滴内、外分传质系数经验式,并引入修正的参数对传质系数方程进行了回归,建立了新的传质系数模型,将该模型应用到此萃取体系中,对比滴内、外分传质系数得出:影响传质的阻力主要集中在液滴内,可以通过提高通量来强化液滴内传质。最后,将该模型的计算值与实验值进行了比较,平均相对误差为9.626%,两者基本吻合,因此,该模型可用于水萃取氯丙醇工业设备的设计与放大。     

往复振动筛板萃取塔放的大设计模型

对往复振动筛板萃取塔（RPEC）塔内的传质过程进行了理论分析，并在此基础上，从单液滴传质模型出发，应用数学统计方法建立了RPEC放大设计模型，即进行放大设计时应遵循通量、塔板间距、振幅和频率不变的原则计算表观传质单元高度H_OXP.采用林可霉素-正丁醇-酸水物系对塔径100 mm的RPEC实验塔研究表明：真实传质单元高度H_OX与体系物性、表观速度、输入能量（振幅A×频率f）有关，而与塔径无关，且不受轴向混合的影响，模型较好地预测了H_OX随输入能量的增加而减小，而通量的变化则对其影响较小;分散传质单元高度H_OXD是塔径D、输入能量、通量U_s和体系物性的函数，实验结果表明模型较好地描述了输入能量和通量增加强化传质起主导作用，有效降低分散传质单元高度H_OXD的传质过程部分，而不能描述轴向混合起主导作用部分.应用放大设计模型对直径325 mm的RPEC放大设计结果验证模型的预测误差在20％以内.     

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。     

液-液微尺度混合体系的传质模型

针对微尺度液-液混合体系,考察了流量对膜分散萃取过程的影响,并根据传质过程方程,计算了各种条件下的传质系数和传质速率;采用现有的传质模型分别计算分散相和连续相的分传质系数,然后根据传质阻力的加合性得到总传质系数;应用理论传质系数计算传质效率,与实验值进行了比较.研究结果表明,在微尺度混合条件下,直接影响传质系数的因素是停留时间和液滴直径,传质系数随着停留时间的减小而增大.膜分散萃取的传质系数可以达到1.2×10^-4m•s^-1,比传统的萃取方式大10～100倍;不能像塔式萃取设备一样,用简单地忽略某一相的传质阻力或用总体平均的简化计算公式来计算微尺度混合的传质性能;考虑滴内滴外传质系数,并考虑时间的影响,利用现有公式分别计算滴内滴外传质系数,并采用阻力加合,可以较为准确地计算微混合条件下的总传质系数,计算值与实验值符合很好.     

中空纤维支撑液膜法提取林可霉素的研究

研究了反萃相预分散中空纤维支撑液膜技术提取林可霉素的传质过程,实现了林可霉素的萃取和反萃过程的耦合。研究了萃取剂(正辛醇)体积分数、林可霉素质量浓度、原料液pH对分配系数的影响,膜组件操作过程中管程流量、壳程流量对总传质系数的影响,并得到最佳操作条件,建立了数学模型。结果表明,正辛醇体积分数为80%、林可霉素质量浓度为5.5 g/L、原料液pH=11时分配系数最大。膜组件最佳操作条件,原料液∶萃取相=500∶500(mL/min)。利用传质模型求得原料侧水相传质阻力1/kW、跨膜传质阻力1/kM、反萃侧水相传质阻力1/kS在总传质阻力所占比例分别为21%、74%、6%,其中跨膜传质阻力是传质阻力主要部分。     

正丁醇萃取磷酸的微分散过程与传质系数研究

采用受力分析的方法建立了微分散液滴直径计算模型,以正丁醇/磷酸/水为实验体系,研究了微分散法萃取磷酸的传质特性,依据传质理论计算出了各实验条件下的传质系数及传质速率。研究结果表明:在微分散条件下,液滴直径随分散相流量的增大而减小;直接影响传质系数的因素主要是进口酸浓度、物性、相比、液滴直径、两相流量;采用准数关联出传质系数关联式为:Sh=9.01×10-8Sc1.612Re0.6876p1.027,计算值与实验值相对误差小于10%,为微分散萃取磷酸技术的深入研究提供了理论基础。     

溶胀对膜萃取传质性能的影响

溶剂对膜的溶胀,使膜的物理结构发生变化,进而对膜萃取传质性能产生一定的影响。本文以３０％ＴＢＰ（煤油）－醋酸－水,正丁醇－醋酸－水和２０％７３０１（煤油）－醋酸－水为实验体系在聚砜和聚四氟乙烯微孔平板膜器中系统地了溶胀地膜萃取总传质系数的影响。结果表明,微孔膜发生溶胀后孔隙率发生明显的变化,其总传质系数有较大的下降。     

膜萃取过程的传质特性研究

膜萃取是一种新型的分离技术。本文在中空纤维膜器中研究了膜萃取过程的传质特性。通过四种不同体系的实验,求取了基于水相的总传质系数,提出了求算膜萃取过程中各分传质系数k_(?)、k_(?)、k_(?)的半经验关联式。研究表明,减小膜阻可以强化膜萃取过程,提高过程的总传质系数.比较和分析膜萃取过程中各部分传质阻力,可以看出,对于萃取相平衡常数m1的体系应选用疏水膜器,对于m1体系则应选用亲水膜器。     

膜接触器中乳化液膜脱除Ni2+的研究

研究了以D2EHPA/煤油/HC1形成的微乳液体系在中空纤维膜接触器中萃取NiCl2水溶液中Ni2的过程,考察了D2EHPA和Ni2+浓度、水溶液酸度、两相流速对溶液中Ni2+的萃取率和传质性能的影响.结果表明,用D2EHPA/煤油/HCl形成的微乳液体系能有效萃取NiCl2水溶液中的微量Ni2+,增大微乳液中载体D2EHPA浓度和料液pH都能提高Ni2的萃取率和过程的总质系数,增加料液流速能显著提高Ni2+的萃取率和过程的总质系数,表明过程的传质阻力主要在水溶液相.     

搅拌槽中液-液-固三相传质的实验研究

选择欧洲化学工程师协会(EFCE)推荐的典型液-液萃取体系正丁醇-丁二酸-水,加入不同粒径的玻璃珠构成液-液-固三相传质,以去离子水为连续相,正丁醇为分散相,溶质丁二酸从分散相向连续相传质. 利用电导率法测定液-液相传质系数,并考察了搅拌转速、固体质量百分含量、不同桨型(标准Rushton桨、上推式和下推式45°六折叶涡轮桨)、桨中心平面距槽底距离以及固体颗粒粒径对相间传质的影响. 结果表明,在高转速时,惰性固体粒子的存在强化液-液体系的传质. 随着惰性固体含量增大,液-液-固三相传质有一极大值. 粒径大于100 μm 的固体粒子对液-液体系传质系数影响很小. 三种桨中Rushton桨的对流传质效果最好.     

MASS TRANSFER IN A RECIPROCATING PLATE BIOREACTOR

An experimental program has been initiated to evaluate the performance of a reciprocating plate bioreactor for its use in viscous fermentations. The investigation is divided into three parts: (1) to study the hydrodynamics within the bioreactor, (2) to determine the axial dispersion coefficient and the overall oxygen mass transfer coefficient as a function of the operating conditions, and (3) the evaluation of a reciprocating plate column as a bioreactor for viscous fermentations. This paper reports on the determination of the axial dispersion coefficient and on the measurement of the overall oxygen transfer coefficient. Experiments were done in water on a semi batch scheme (no water flow) in a 1.26m high and 101.6mm internal diameter column.

It was found that the axial dispersion coefficient is a strong function of the reciprocation speed whereas it is relatively unaffected by the aeration flow rate. The overall oxygen transfer coefficient was determined with two separate methods: (1) the sulfite oxidation method which is based on the conversion of sulfite into sulfate to calculate the overall oxygen transfer coefficient, and (2) the gassing-out method which uses dissolved oxygen responses at various locations inside the column to determine the local mass transfer coefficient. It was found that higher values of the oxygen transfer coefficient prevail within the reciprocating plate bioreactor than in other types of mixing devices, for an identical volumetric power input.     

往复振动筛板萃取塔萃取机理研究进展

介绍了往复振动筛板萃取塔（RPEC）流体力学性能和传质性能研究现状。     

振动筛板塔液-液萃取的流体力学及传质性能的研究

以煤油－苯甲酸－水为实验体系,对往复振动筛板塔（内径D＝0．041m,塔高Z＝0．895m）的流体力学及性质性能进行了研究。实验测定了分散相液滴的直径,分散相的持液量及传质单元高度并对其影响因素进行 了关联。     

振动筛板塔中杂质对湿法磷酸萃取体系的影响

利用热法磷酸配制模拟湿法磷酸,并用湿法磷酸在振动筛板塔中进行了4级萃取分离实验,考察了铁,硫,氟在不同萃取级数时对磷酸萃取率和杂质分离系数的影响.结果表明,随着相比提高,磷酸萃取率由12%上升至65%,且有机相的磷酸含量由12%降至3%P2O5.对多级萃取体系,单个和多种杂质共存时,随着萃取级数的增加,磷酸萃取率也随之升高到75%以上,杂质分离系数升高至0.70左右,但在多种杂质共存体系下,在反应级数大于3时,分离系数随之下降.3级分离萃取时,磷酸的萃取率能达到75%,而对Fe3+和SO2-4分离系数最高达0.55和0.10左右,达到很好的净化分离湿法磷酸和杂质的效果.     

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.     

气体搅动的筛板萃取塔性能实验研究

在筛板萃取塔中引入气体搅动,既能明显提高装置的传质效率,又能大幅提高装置处理能力。筛板塔的通量随气速的变化规律与填料塔有显著区别,其性能研究有重要意义。利用煤油(苯甲酸)-水-空气体系,考察了气体搅动和筛孔直径对萃取塔流体力学和传质性能的影响。结果表明,随着表观气速的增加,气含率、分散相含率、液泛速率和传质效率均明显增加。但过高的气速也会导致分散相的过于分散和乳化,传质性能下降,直至液泛。不同直径的筛孔相比,较小的筛孔使分散相停留时间延长,分散相含率和传质效率提高,但液泛速率和处理能力降低。     

Interfacial area and mass transfer in gas-liquid cocurrent upflow and countercurrent flow in reciprocating plate column

The volumetric mass transfer coefficient and the interfacial area were measured for carbon dioxide absorption into water using a reciprocating plate column of plate geometry different from a Karr column. The specific interfacial area was governed by a change in bubble size at low agitation rates and by a variation in gas holdup at high agitation rates. The liquid phase mass transfer coefficient was strongly influenced by the agitation rate, the phase velocities and the plate geometry.     

Liquid-liquid extraction in a reciprocating screen plate column

A novel reciprocating-plate liquid-liquid extraction column is proposed. It features a simple design that utilizes as the plates mesh screens with a fractional free area larger than 64%. A hydrodynamic and mass transfer study of the column was carried out in which the existence of a uniform liquid-liquid dispersion throughout the column at relatively low speeds of plate reciprocation was confirmed. Experimental results show that in comparison with other reciprocating columns, the present column has these desirable qualities: (1) large dispersed phase holdup and overall mass transfer coefficient, (2) low power requirements, (3) high flow capacity. A correlation of the dispersed phase holdup data based on slip and drop characteristic velocities is presented. The drop characteristic velocity for the screen plate column is empirically related to the power dissipation rate and system properties. On propose une nouvelle colonne d'extraction liquide-liquide munie de plateaux réciproques. Il s'agit d'une conception simple qui utilise comme plateaux des tamis à mailles avec une zone libre fractionnelle supérieure à 64%.     

EFFECT OF MASS TRANSFER ON FLOODING AND HOLDUP IN A KARR COLUMN

This work considers flooding and dispersed phase holdup, with and without mass transfer, in a 7.6?cm diameter reciprocating plate extraction column using the liquid system toluene-acetone-water. The present flooding data in respect to the absence of mass transfer were well correlated by the hydrodynamic model based on the dispersion of drops by turbulent energy dissipation. During mass transfer the flooding characteristics were found to be dependent on the direction of mass transfer.

Dispersed phase holdup data were obtained by two different measuring techniques. Local holdup was found to vary with column height, while the overall holdup depended on agitation speed, phase throughputs and mass transfer direction. The holdup data thus obtained are compared with data published for the case without mass transfer, and new correlations are presented.