【摘要】：針對篩板萃取塔內(nèi)連續(xù)相流速較小、操作范圍較窄、傳質(zhì)推動力不高等問題,提出一種同向環(huán)流篩板萃取裝置。該裝置利用中心分隔板將塔設(shè)備一分為二,促使連續(xù)相在兩側(cè)塔板上交替流動。相比于同尺寸的篩板萃取塔而言,這種同向環(huán)流萃取裝置內(nèi)的連續(xù)相流速翻倍,并且中心分隔板分隔的同側(cè)空間的相鄰塔板上的連續(xù)相的流動方向相同,從而降低了連續(xù)相軸向混合并提高了塔板的平均傳質(zhì)推動力,進(jìn)而提高了萃取的效率。本文針對這種新型設(shè)備展開了流體力學(xué)和軸向混合特性的研究,其主要內(nèi)容可分為實驗部分和計算流體力學(xué)部分。在實驗部分,本文對直徑為100mm的同向環(huán)流萃取裝置展開實驗研究,研究內(nèi)容包括數(shù)據(jù)分析、結(jié)論總結(jié)、重要參數(shù)關(guān)聯(lián)和工程意義闡述,其主要結(jié)果與結(jié)論如下:第一,針對煤油-水體系,本文的實驗結(jié)果為:分散相液滴平均直徑d3,2=5.7 mm;特性速度uo=0.038 m/s;設(shè)備操作范圍是連續(xù)相流量Uc=0-29 L/h,分散相流量Ud=10-166L/h。第二,針對30%磷酸三丁酯(TBP)/煤油-水體系,本文的實驗結(jié)果為:分散相液滴平均直徑d3,2=3.6 mm;特性速度uo=0.027 m/s;設(shè)備操作范圍是Uc=0-34 L/h,Ud=16-125 L/h。第三,針對實驗結(jié)果,本文總結(jié)出三條結(jié)論:(1)分散相存留分?jǐn)?shù)φ隨兩相表觀流速的增大而增大,分散相表觀流速對φ的影響大于連續(xù)相表觀流速。(2)連續(xù)相軸向混合隨連續(xù)相表觀流速的增大而減小,隨分散相表觀流速的增大而增大。(3)實驗裝置在煤油-水體系下的液泛通量大于在30%TBP煤油-水體系下的液泛通量。第四,基于實驗裝置和實驗數(shù)據(jù),本文推出分散相液滴平均直徑d3,2、分散相存留分?jǐn)?shù)φ、特性速度uo和連續(xù)相軸向混合系數(shù)Ez的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式:(1)d,2=1.33(σ/△ρg)1/2(相對誤差小于8%);(2)φ=7.92(gσ/uc4△ρ)-0.311(ud/uc)0.896(ρc/△ρ)0.392(平均相對誤差小于 20%);c)uo=0.283(4gσ△ρ/ρc2)1/4/uo=0.916(gσ/△ρ)1/4(△ρ/ρc)(相對誤差小于5%)。(4)Ez=5×10-3uc0.44ud0.17(相對誤差小于7%);在計算流體力學(xué)部分,本文采用Gambit軟件建立傳統(tǒng)塔、新型塔、擋板-新型塔和限流孔-新型塔四種塔設(shè)備的三維簡化模型,然后用Fluent軟件模擬計算以獲得不同塔板上的流體流動情況。最終通過觀察對比不同塔板上流體流動的速度矢量圖歸納出三條結(jié)論:(1)傳統(tǒng)塔和新型塔的塔板上都存在渦流和連續(xù)相流速分布不均的現(xiàn)象,但新型塔內(nèi)這兩種現(xiàn)象明顯更少。(2)隨著連續(xù)相流速的增大,塔板上的渦流和流速分布不均的現(xiàn)象明顯減少,表明連續(xù)相流速增大能降低連續(xù)相的軸向混合。(3)新型塔中設(shè)置豎直擋板和限流孔這兩種內(nèi)構(gòu)件會大大提高連續(xù)相的軸向混合。
【圖文】：

種不斷的聚合－分散－聚合的現(xiàn)象能夠促進(jìn)分散相形成的液滴不斷更新，這兩方面逡逑的因素使得篩板萃取設(shè)備的萃取效率常常高于填料塔。篩板萃取塔內(nèi)兩相流動的逡逑過程是：若輕相為分散相，如圖１．２ａ。由塔頂進(jìn)入的重相，借助降液管流至塔板逡逑后水平流經(jīng)塔扳進(jìn)入下一個降液管，依次反復(fù)，最終從塔底流出。由塔底進(jìn)入的逡逑分散相經(jīng)分布器（或篩孔）分散成小液滴的形式與連續(xù)相充分接觸，之后聚集在逡逑上一塊篩板下并形成凝聚層，當(dāng)凝聚層厚度足夠就會推動分散相穿過篩孔。這種逡逑過程在每一塊塔板處至下而上依次發(fā)生，直到分散相穿過第一塊塔板從塔頂出口逡逑處流出。若輕相為連續(xù)相，，則降液管變?yōu)樯汗�，萃取的過程與上述相似。逡逑，挪邐，降液管邐９板—邐面逡逑ｔX罰璣沐義希掊務(wù)砂邋�？橗液管辶x蕭嗝駑危危歟跡幔藻澹椋戾澹椋睿哄澹В歟誨澹桑懾澹族澹В戾澹齲В戾義希嵋哄義希ǎ幔╁危ǎ猓╁義賢跡保采赴遢腿∷峁雇煎義希疲椋紓澹保插澹櫻悖瑁澹恚幔簦椋沐澹洌椋幔紓潁幔礤澹錚駑澹簦瑁邋澹螅椋澹觶邋澹穡歟幔簦邋澹澹簦潁幔悖簦椋錚鑠澹悖錚歟酰恚鑠義銜尥餳詠漣韜湍芰康妮腿∩璞付季弒傅撓諾惆ǎ荷璞附峁辜虻ァ滄胺獎沐義喜⑶頁殺鏡

本文編號：2675035