超臨界乙烯水合萃取技術(shù)是由水合物分離技術(shù)和超臨界乙烯流體萃取技術(shù)藕合而成的一門新型的水溶液分離技術(shù),其理論基礎(chǔ)是水合物生成動(dòng)力學(xué)理論和超臨界流體萃取理論。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于這兩方面的研究較多,但是對(duì)于近臨界或超臨界條件下水合物生成的動(dòng)力學(xué)行為及水合物生成對(duì)流體萃取過程的影響機(jī)制等研究報(bào)道甚少。論文在本實(shí)驗(yàn)室前期研究工作的基礎(chǔ)上,著重對(duì)超臨界乙烯水合萃取的理論基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了深入研究。 本論文設(shè)計(jì)了超臨界乙烯條件下不同濃度甲醇溶液的乙烯水合物生成動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn),該實(shí)驗(yàn)同時(shí)也是超臨界乙烯水合萃取實(shí)驗(yàn)。 論文考察了超臨界乙烯條件下乙烯水合物生成動(dòng)力學(xué)行為,乙烯水合物生成動(dòng)力學(xué)P-t曲線在開始階段出現(xiàn)了先下降后突升的現(xiàn)象,而T-t曲線多次較大幅度地上下振蕩,二次成核現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)。 論文考察了超臨界乙烯條件下,壓力、溫度和甲醇溶液對(duì)乙烯水合物生成的影響,壓力的升高、溫度的降低均促進(jìn)了水合物的生長(zhǎng)。甲醇是熱力學(xué)抑制劑,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)甲醇水溶液高于一定濃度(＞10wt%)時(shí),水合物生成出現(xiàn)明顯的抑制現(xiàn)象。 論文考察了伴隨著水合物的生成,超臨界乙烯條件下的壓力、溫度和萃取時(shí)間對(duì)甲醇萃取率的影響。超臨界乙烯條件下,伴隨著水合物的生成,一定壓力、溫度范圍內(nèi),甲醇萃取率的變化是壓力、溫度對(duì)超臨界乙烯流體的密度和甲醇傳質(zhì)性能兩方面作用的結(jié)果。萃取時(shí)間對(duì)萃取過程有一定的影響,傳質(zhì)速率的大小能直接在萃取時(shí)間的長(zhǎng)短上得到體現(xiàn)。 論文考察了水合物生成過程與超臨界乙烯流體萃取過程的相互影響。超臨界乙烯條件下,液相中的水合物晶體不斷地生成,使得甲醇水溶液濃度增大,促進(jìn)了甲醇萃取,同時(shí)生成的水合物固體逐漸覆蓋氣液兩相界面,對(duì)溶質(zhì)傳質(zhì)產(chǎn)生阻礙作用,又對(duì)甲醇萃取起到“負(fù)面”效果。萃取過程對(duì)水合物生成過程的影響主要體現(xiàn)在壓力與溫度對(duì)水合物生成的影響,在較高的壓力和較低的溫度條件下,水合物生成速率較快,生成量較大,溶液溫度變化范圍較大,乙烯水合物二次成核現(xiàn)象明顯。 論文建立了超臨界乙烯條件下乙烯水合物生成動(dòng)力學(xué)模型和超臨界乙烯流體萃取數(shù)學(xué)模型,并對(duì)兩個(gè)模型進(jìn)行了藕合和驗(yàn)證,計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相差較大,仍需進(jìn)一步完善。
【學(xué)位單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2008
【中圖分類】：P744.4
【部分圖文】：

圖2一超臨界乙烯水合萃取分析取樣裝置流程示意圖Fig.2一2SamPlingdevieeofsuPereritieal勿dratedethyleneext找‘tionaPParatUs本實(shí)驗(yàn)所用萃取溶劑為超臨界乙烯，在超臨界狀態(tài)下壓力的微小變化都會(huì)引起乙烯密度的巨大改變，其結(jié)果必將導(dǎo)致萃取平衡發(fā)生變化，對(duì)此諸多文獻(xiàn)中都有過簡(jiǎn)單

氣體}長(zhǎng)縮機(jī)過濾器二一繃赫砒lse力11州{{氣、瓶圖2一1水合物生成動(dòng)力學(xué)及萃取實(shí)驗(yàn)裝置流程示意圖Fig.2一 1Hydn戒 eformationkineticsandsuP眠 riticalhydratede州叭蛇 tionaPP印ratus2.2.2分析取樣裝置磁力攪拌器熱電偶?xì)庑葙|(zhì)最流最訓(xùn)壓力傳感器甲氣瞥日氣體回瓶收..，!一氣體入口集液管硅膠高壓釜高壓泵1一.一。l圖2一超臨界乙烯水合萃取分析取樣裝置流程示意圖Fig.2一 2SamPlingdevieeofsuPereritieal勿 dratedethyleneext找‘ tionaPParatUs本實(shí)驗(yàn)所用萃取溶劑為超臨界乙烯，在超臨界狀態(tài)下壓力的微小變化都會(huì)引起乙烯密度的巨大改變，其結(jié)果必將導(dǎo)致萃取平衡發(fā)生變化，對(duì)此諸多文獻(xiàn)中都有過簡(jiǎn)單的討論。他們主要采取兩種方法來減小壓降:1)通過連在高壓釜上的穩(wěn)壓閥用溶劑鋼瓶來提供新鮮溶劑以保持釜內(nèi)壓力恒定;2)采用體積可變的萃取釜，在取樣時(shí)用壓力泵迫使萃取釜體積發(fā)生改變，從而實(shí)現(xiàn)恒壓的目的。前一種方法引入新鮮溶劑同樣會(huì)導(dǎo)致相平衡的巨大破壞，而后一種方法則是對(duì)高壓釜結(jié)構(gòu)和氣密性的巨大挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)的難度較大。受willson等[67l的啟發(fā)，我們采用了如下的方法來維持取樣時(shí)釜內(nèi)壓力的恒定:

使得溶解與水合物的生長(zhǎng)直接過渡，無法區(qū)分溶解階段、成核階段和生長(zhǎng)階段。從圖3一1一圖3一4的T-t曲線可見，初始階段，甲醇水溶液溫度隨著乙烯快速溶解升高，而后溫度不斷下降升高，反復(fù)上下振蕩變化，最后為下降趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)開始階段，超臨界乙烯溶解，反應(yīng)釜壓力快速下降，并釋放大量熱量，甲醇水溶液溫度升高。隨著壓力的降低，水合物生長(zhǎng)速率變慢，放熱速率減小，在恒溫槽持續(xù)冷卻作用下，溫度也緩慢回落。晶核的大量形成是放熱過程，整個(gè)反應(yīng)過程中，甲醇水溶液溫度反復(fù)上下振蕩變化，這就表明在超臨界乙烯條件下水合物生成過程中二次成核現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，生成大量的水合物晶體，導(dǎo)致溫度升高，但恒溫槽持續(xù)冷卻作用下
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2857548