1997 脉冲筛板萃取柱的一简化水力学模型
脉冲塔萃取操作及体积传质系数测定
课程名称: 过程工程原理实验 指导老师: 成绩:______________ _ __ 实验名称: 脉冲塔萃取实验 实验类型 同组学生姓名: 一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填) 三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤 五、数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)七、讨论、心得一、实验目的和要求1、了解脉冲萃取塔的基本结构、操作方法及萃取的工艺流程。
2、观察脉冲强度(脉冲幅度或脉冲频率)变化时,萃取塔内轻、重两相流动状况,了解萃取操作的主要影响因素,研究萃取操作条件对萃取过程的影响。
3、测量每米萃取高度的传质单元数、传质单元高度和体积传质系数K YV ,关联传质单元高度与脉冲萃取过程操作变量的关系。
4、计算萃取率η。
二、实验内容和原理萃取是分离和提纯物质的重要单元操作之一,是利用混合物中各个组分在外加溶剂中的溶解度的差异而实现组分分离的单元操作。
1、萃取的物料衡算萃取计算中各项组成可用操作线方程相关联,操作线方程的P (X R ,Y S )和点Q (X F ,Y E )与装置的上下部相对应。
在第一溶剂B 与萃取剂S 完全不互溶时,萃取过程的操作线在X~Y 坐标上时直线,其方程式如下形式:RSR F S E X X Y Y X X Y Y --=-- (1)由上式得:()SS X X m Y Y -=-,其中RF S E X X Y Y m --=单位时间内从第一溶剂中萃取出的纯物质A 的量M ,可由物料衡算确定:()()S E R F Y Y S X X B M -=-= (2)2、萃取过程的质量传递不平衡的萃取相与萃余相在塔的任一截面上接触,两相之间发生质量传递。
物质A 以扩散的方式由萃余相进入萃取相,该过程的界限是达到相间平衡,相平衡的相间关系为:kX Y =* (3)k 为分配系数,只有在较简单体系中,k 才是常数,一般情况下均为变数。
本实验已给出平衡数据,实验报告专业:学号: 日期: 地点:见附表。
实验八 往复振动筛板塔的液一液萃取实验
实验八往复振动筛板塔的液一液萃取实验一、实验目的液一液萃取是一种分离液态均相混合物的重要单元操作。
它是采用加入与欲分离混合液不完全混溶的溶剂(称为萃取剂)形成第二个液相的方法,按被分离物质(溶质)在两相之间的不同分配关系,通过物质传递的方式将液态均相混合物进行分离。
液一液萃取过程也可采用类似于气一液传质过程所广泛采用的塔式设备,如填料塔,筛板塔和喷洒塔等。
在这类塔式设备中,混合液与萃取剂两相呈逆流流动,但由于互不相溶的两相密度差小,两相的流动、混合、物质传递和两相分离过程,较之吸收和精馏等气一液传质设备困难些。
有时为了改善流动和混合状况,需要借助于外力,如采用机械转动、往复振动或脉冲等方式引人一定的能量。
往复振动筛板塔即为其中一种引人能量的方法。
在复振动筛在塔(RPEC)或称Karr塔是由一组安装于中心轴上的筛板所组成,并由传动机械驱动中心轴使筛板在塔内进行往复运动。
这种塔是采用不同振幅和振动频率而引人不同的能量。
这种塔具有通量大,效率高,结构简单,容易放大,适应性强,维修和运转费用较低等特点。
因此,往复振动筛板塔自1959年由Karr开发以来,现已在工业上广为应用。
对往复振动简板搭的性能和放大设计方法虽已进行了许多研究,但至今仍还不很充分。
往复振动筛板塔的实验研究需从塔内流动特性和难的分离住自两个方面进行。
在研究萃取塔流动特性时,应特别注意观察:(1)液滴的分散和聚结状况;(2)塔顶或塔底分离段的分离效果;(3)连续相(或分散相)的液泛现象。
在研究萃取的分离性能时,一般采用类似于气一液传质过程的方法,如理论级数和级效率的方法,传质单元数和传质单元高度的方法等。
本实验从如下几个方面对往复振动筛板塔的性能进行观察和实验研究:(l)了解往复振动筛板塔的结构,流程及其实验操作方法。
(2)观察往复振动筛板塔内两相流体的流动,液滴的分散与聚结状况和液泛现象.(3)实验测定萃取塔的传质单元高度和萃取过程的体积传质总系数。
萃取柱内液_液两相流CFD_PBM模拟研究进展_李少伟
平衡方程及破碎与聚并模型方程等,见表 1. 2.1 流动方程 流体力学涉及的方程一般包括质量守恒方程和动 量守恒方程(即连续性方程和 NavierStokes 方程), CFDPBM 两相流模拟也不例外 . 对萃取柱内的液 液两相 流,所用模拟方法一般是欧拉欧拉方法,即两相流体 都采用欧拉法进行描述,见式(1), (2)
料及涂料等众多行业, 是化学工程学科的重要研究对象. 但由于其复杂性,相关研究还很不成熟. 现代科学技术 的发展对传质分离过程提出了更高要求, 发展高效低能 耗的液 液分散、传质分离技术和设备,深入进行液 液分散体系的基础研究,成为化学工程学科十分迫切的 任务之一. 液液两相流涉及复杂的界面行为,其理论研究一 直是化工学科的一大难点. 近年来随着计算机技术的飞 速发展,计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)模拟成为重要的研究手段, 它可揭示流体内部的流 动、混合等规律,提供两相流动、浓度分布、传质与反 应过程等的细节信息,成为实验研究的重要补充手段, 越来越多的学者开展了相关的研究工作. 当前两相流模拟研究主要可分为两大类, 一类是关 注液液两相界面的形状与形变的“真实”模拟,一类 是忽略界面形状信息的简化模拟. 在“真实”模拟中,将一定的相界面描述和捕捉手 段与计算流体力学相结合是主要方法. 目前已有多种方 法用于两相流“真实”模拟中,如 VOF 方法(Volume of Fluid Method)
第4期
李少伟等: 萃取柱内液液两相流 CFD-PBM 模拟研究进展
703
2
基本理论与方程
CFD-PBM 模拟所涉及的方程包括流动方程、群体
成,表示为式(5),式中 BC(L, t)表示由于小尺寸液滴聚 并成为所关注尺寸的液滴而造成的数密度的增加, DC(L, t) 表示由于所关注尺寸的液滴与其他液滴聚并而 造成的数密度的减少,BB(L, t)表示由于大液滴破碎生成 所关注尺寸的液滴而造成的数密度的增加, DB(L, t)表示 由于所关注尺寸的液滴破碎而造成的数密度的减少. 在 只考虑二元聚并与破碎的情况下, 这 4 部分可表达为式
30%TBP-煤油HNO3体系在折流板脉冲萃取柱中的水力学性能
!第!"卷第!期原子能科学技术#$%&!"!’$&! !())*年*月+,$-./0123456/.21/271892/:1$%$45;<%5())*C#R@-$,煤油’47J C体系在折流板脉冲萃取柱中的水力学性能毕!升!景!山!吴秋林!陈!靖"清华大学核能与新能源技术研究院!北京!")(()"$体系下的萃取柱操作摘要!在2"))--折流板脉冲萃取柱中实验考察了K)e9A F C煤油"-$%-]O’LK参数"脉冲振幅(脉冲频率(流速和流比$(结构参数"板间距$对萃取柱水力学性能"液泛通量(液泛存留分数和正常操作时分散相存留分数$的影响&实验研究结果表明’液泛通量随脉冲强度的减小而增大!与流比和板间距无关!研究给出了液泛通量与脉冲强度间的关联式#操作参数和柱结构参数对液泛存留分数的影响均可忽略#正常操作时分散相存留分数与连续相的流速(流比成正比关系!而与脉冲频率无关!并随板间距和脉冲振幅的增大而增加&关键词!折流板脉冲萃取柱#水力学#液泛通量#存留分数中图分类号!9[)(J=K!!!文献标识码!+!!!文章编号!")))C H M K""())*$)!C)!")C)H4=%2+%=/3B5).F6323)*(25.*5).+’C#R@-$,<(2+.(/(-75*25):)5% 0+98*5+/5/L5.).3/%L+8!6/8*.$89.(%&H*23)*5+/F+98B/A@6:214!;@’R6:71!‘^[.<C%.1!\O0’;.14"7+1)2)5)%,-8539%’(#+%(:0’+=8%>#+%(:0I%3/+,9,:0!I12+:/5’J+2O%(12)0!!%2F2+:")(()"!;/2+’$:;.*23)*’!9:22U U2/,?$U,:2S<%?287-S%.,<82!S<%?28U32Y<21/5!U%$TV2%$/.,5718U%$T 37,.$718,:2S%7,2?S7/.14$1,:2:583$8517-./?/:737/,23.?,./?!?</:7?U%$$8.14 ,:3$<4:$<,!U%$$8.14C:$%8<S718:$%8<S T232?,<8.28U$3K)e9A F C X23$?212-O’L K ?$%<,.$1.17"))--C8.7-2,238.?/?7188$<4:1<,?S<%?282E,37/,.$1/$%<-1&0E S23.C -21,7%32?<%,??:$T,:7,U%$$8.14,:3$<4:$<,.1/327?2?T.,:,:282/327?.14$U S<%?7,.$1 .1,21?.,5718.?.182S21821,$U U%$T37,.$718S%7,2?S7/.14#,:22U U2/,?$U$S237,.$1 S737-2,23718S%7,2?S7/.14$1U%$$8.14C:$%8<S/71W2124%2/,28#,:2:$%8<S.?.1S3$C S$3,.$1,$,:2U%$T37,2$U,:2/$1,.1<$<?S:7?2718,:2U%$T37,.$!718.1/327?2?T.,: ,:2.1/327?.14$U S<%?287-S%.,<82718S%7,2?S7/.14&A7?28$1,:2S32?21,2887,7!2-C S.3./7%/$332%7,.$1?U$3U%$$8.14,:3$<4:$<,718,:2:$%8<S7324.V21&<(=>+2%.’8.?/?7188$<4:1<,?S<%?282E,37/,.$1/$%<-1#:583$8517-./?#U%$$8.14 ,:3$<4:$<,#:$%8<S收稿日期!())H C)"C"K#修回日期!())H C)K C)*作者简介!毕!升""M J"%$!男!吉林省吉林市人!硕士研究生!化学工程与工艺专业!!脉冲萃取柱的结构简单(两相流动及传质性能良好(易于实施防护屏蔽(无内部运动部件(便于进行远程计算机控制!已被广泛应用于核燃料后处理过程中&筛板脉冲萃取柱因其水力学和传质性能差而遭淘汰&在国内!喷嘴板脉冲萃取柱应用较广)"C(*!而折流板脉冲萃取柱在后处理技术先进的法国应用较多)K C!*&与喷嘴板脉冲萃取柱相比!折流板脉冲萃取柱不易堵塞!有更好的排污性能!能够满足高放条件下的检修和维护要求&在有关折流板脉冲萃取柱的文献中!一般采用描述湍流的M A#模型来对柱中的连续相流型进行数值模拟)K C H*!考察连续相流场分布规律&而对折流板脉冲萃取柱水力学性能的实验研究尚未见相关报道&目前!国内对折流板脉冲萃取柱的研究不深入!因而影响到它在国内核燃料后处理过程中的应用&综上所述!需探讨折流板脉冲萃取柱水力学规律!为其在我国核工业中的应用提供依据&"!实验设备和方法实验设备示于图"&该设备主要由折流板萃取柱和气体脉冲发生系统"()"(($(两相料液输送系统"M""M$及压降测量系统">"J$K个部分组成&萃取柱柱体为玻璃管!折流板的板型及安装方式示于图((K&折流板脉冲萃取柱结构参数为’折流板脉冲萃取柱柱径$G)=)")-!有效柱高V/G(=K-!板间距V分别为)=)!)( )=)K(和)=)(!-!有效板间距参数/G)=!)( )=K(和)=(!!折流板孔径$$G)=)!J-!折流板直径$.G)=)J J-!开空率%G(K e&气体脉冲系统主要由气源(旋转阀(脉冲腿组成!通过调节旋转阀的转速来控制脉冲频率-!而脉冲振幅G l 则通过调节压缩空气的气量来实现&实验所用料液为"-$%-]O’LK溶液和K)e9A F C煤油!构成K)e9A F C煤油-"-$%-] O’L K体系!体系物性参数列于表"&储槽中的硝酸溶液经磁力泵加压后!通过转子流量计计量后由上澄清段加到萃取柱中!在柱中由上向下流动&储槽中的有机相溶液通过磁力泵加压!经过转子流量计计量后由萃取柱底部加到柱中!并向上流动&两相在柱中逆流接触后!硝酸溶液经阀门节流量!经转子流量计计量后返回到储槽!有机相由上澄清段溢出!返回到储槽&本实验考察的折流板脉冲萃取柱的水力学参数主要包括液泛存留分数(液泛通量和正常表"!有机相和水相物性参数@3;9("!$6=.5)3912+1(2*5(.+’C#R,@-$,S(2+.(/(,"M#B+9’K47J C.=.*(B相别*-"X4/-g K$)-"F7/?$%-"’/-g"$ K)e9A F C煤油J()(=)M d")g K M=M>d")g K "=)-$%-]O’L K")">"=)>d")g K M=M>d")gK不同5下的2值几乎重合!即在其它条件一定时!-对2的影响可以忽略&在本实验所采用的频率"O Q#-#"=>O Q范围内!所得实验规律相同&转变为’2-5/N C B C-"G T!V$"K$其中’B为关于操作参数G l和结构参数V的函数!单位为?--&这样!对于K)e9A F C煤油-硝酸溶液体系!经多元回归后!得到分散相存留分数的经验公式如下&硝酸溶液为连续相!有’2C*=J R")H5/N G T"=!(V)=K K"!$ !!K)e9_F L C煤油为连续相!有’2C H=H R")H5/N G T"=!*>V)="J">$其中’)=))*>--?#G T-#)=)()--?#,G (K e#)=>#N#K=)#)=)(!-#V#)=)!)-&由式"!$和">$计算所得的2值与相同条件下实验测量所得2值的比较示于图"(&由图"(可知’两者间的相对偏差在">e之内&。
脉冲萃取柱下澄清段的吹气法管道设计原则
第4 卷第 7 2 期
20 年7 0 8 月
原
子
能
科
学
技
术
Vo. 1 42, O. N 7
A t m i o cEne g i n e a c r y Sce c nd Te hno o l gy
J l 0 8 uy 2 0
目前 , 吹气 法 已成 为 国 内乏 燃 料 后处 理 中 在线 测 量 脉 冲 萃 取 柱 水 力 学 参 数 的 首 选 技
问无关 的稳定 信 号 。但 上述 研 究 尚未 涉及 到 如 何确定 吹气 管 道 的设计 原则 来 减少 空气 可 压缩 性对脉 冲萃取 柱性 能 影 响方 面的 问题 。本 工 作 基于 吹气 法在线 测 量脉 冲萃 取 柱 的真 实 瞬 间压 降时间序列 信号方式 , 过实验确 定吹气 管道 设 通
吹 气 管 道 总 体 积 与 吹 气 杯 体 积 之 比不 大 于 4时 , 气 法 在 线 测 量 的 真 实 振 幅 与 表 观 振 幅 呈 线 性 关 系 。 吹 同 时 , 满 足 乏 燃 料 后 处 理 中脉 冲萃 取 柱下 澄清 段 压 降 在 线 测 量 的吹 气 管 道 的 要 求 进 行 了讨 论 。根 据 就
脉 冲萃 取 柱 下澄 清 段 的吹 气 法管 道 设 计 原 则
景 山, 吴秋林
( 华 大 学 核 能 与新 能 源技 术 研 究 院 , 京 清 北 12 0 ) 0 2 1
摘 要 : 工 作 实 验 考 察 吹气 管道 体 积对 吹气 法在 线测 量 脉 冲 萃 取 柱 真 实 振 幅 的影 响 。 实 验 结 果 表 明 : 本 当
பைடு நூலகம்
s o ha t r l to h p h wn t t he e a i ns i be we n e l n a a e p s to a t e r a a d pp r nt ula i n mplt de r ma ns iu s e i
φ50折流板脉冲萃取柱水力学性能
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第5卷 第 1 7 2期 20 0 6年 1 2月
化
工
学
报
Vo 7 No 1 L5 . 2 De e b r 2 0 cm e 0 6
J u n l o Ch mia I d s r a d En ie rn o r a f e e l n u ty n gn eig ( ia Chn )
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Hy r d n miso  ̄ 0p l de ta t nc lmnwi ic n o g n t d o y a c f s us xr ci ou t dssa dd u h us e o h
WU e ,WANG e u W i Yu y n.J NG S a I h n.W U Qil ui n
脉冲筛板萃取柱中30%TRPO-煤油硝酸体系流体力学性能研究
第34卷第1期原子能科学技术Vol.34,No.1 2000年1月Atomic Energy Science and Technology Jan.2000脉冲筛板萃取柱中30%TRPO2煤油/硝酸体系流体力学性能研究马荣林,陈 靖,徐世平,吴秋林,邰德荣,宋崇立(清华大学核能技术设计研究院,北京 102201)摘要:研究了脉冲筛板萃取柱中30%TRPO2煤油/硝酸体系的流体力学特性。
有机相连续时,柱内液滴以聚结为主,水相连续时,柱内液滴以分散为主。
该体系在脉冲筛板萃取柱中具有较大的液泛通量,在相同脉冲强度下,有机相连续时的液泛通量比水相连续时的大。
关键词:脉冲筛板萃取柱;TRPO;流体力学中图分类号:TL241114 文献标识码:A 文章编号:100026931(2000)01254205液液萃取在核燃料循环中占有相当重要的位置,而在萃取分离设备中,脉冲萃取柱由于具有体积小、效率高、操作简便以及结构简单等优点,在核燃料循环中受到高度重视并得到了广泛的应用。
TRPO流程是我国自行开发的处理高放废液的分离流程。
虽然已在脉冲萃取柱中针对Purex流程中的TBP2煤油体系进行了系统的研究[1,2],但由于TRPO与TBP的物理化学特性相差较大,在TRPO流程的工业化中能否采用脉冲筛板萃取柱是值得研究的问题。
本文以30%TRPO2煤油/硝酸体系在脉冲筛板柱中进行流体力学性能的初步研究。
1 实验设备与测量方法实验设备流程图示于图1。
两相料液循环使用。
萃取柱柱体为玻璃管,内径50mm,扩大段内径100mm,柱段有效高度1850mm。
柱内装有标准筛板(孔径312mm,开孔率23%),板间距50mm。
采用空气脉冲方式。
气体脉冲系统由气源、旋转阀、脉冲腿等组成。
柱内存留分数采用置换法测定。
脉冲柱中出现局部倒相时即判定为液泛。
2 实验结果与讨论在给定体系、柱板段结构和连续相的情况下,改变脉冲频率、振幅和两相流量,测量分散体系的存留分数和液泛通量。
脉冲萃取柱中两相界面的新型自动控制原理
t ef zy c n r lwa h s n t d s h o iin o h s n e fc .Th rn il s h u z o to sc o e oa j tt ep sto f a eit ra e u p ep i cp ewa
pr v d b t i u a i g a e le pe i e . o e y bo h sm l tn nd r a x rm nt Ke r : pu s d e r c i o u n;p s nt r a e;ar pu ge;o i e m e s r m e t y wo ds l e xt a ton c l m ha e i e f c i r nln a u e n ;
t e h o iin o h s n ef c sa j s e y me n ft es mmer ft emo — h n t ep sto fp a ei tra ewa d td b a so h y u ty o h v
i e o iy o he ph s i t r a e,a d fn ly t ut ut vaue o t o r lr wa ng v l c t f t a e n e f c n i a l he o p l f he c ntole s d t r i e tt e e m n d a he mov n e o iy o e o.W he he t r e o ii n wa e ry r a he i g v l ct fz r n t a g tp sto s n a l e c d,
i t r a e a d t i e v l d m a pi g b t e he m o i — l iy a d t ut t of n e f c n he sngl— a ue p n e we n t v ng— oct n he o pu — ve c nt o lr,a ne a t — o r l p i i e o he p s n e f c s p e e e o r le w u o c nt o rncpl f t ha e i t r a e wa r s nt d. Fis l r ty, t e c nt r b t e he i iilp ii n nd t r e osto h e e e we n t n ta osto a a g tp ii n ofpha ei e f c s c s n, s nt r a e wa ho e
乏燃料湿法后处理中脉冲萃取柱的设计选型
2020年第19卷第3期产业与科技论坛乏燃料湿法后处理中脉冲萃取柱的设计选型□曹鑫侯媛媛刘继连刘郢【内容摘要】脉冲萃取柱是乏燃料湿法后处理中的核心工艺设备,其特点是结构简单、几何尺寸小,两相流动和传质性能好,通量较大,且容易实现远程控制,无运动部件,可实现免维修。
折流板脉冲萃取柱不仅可以消除沟流效应、避免板材浸润性变化造成的运行不稳定,还有利于污物和固体颗粒的排出,甚至能够处理含有固体颗粒的物料。
脉冲萃取柱具有较好的操作稳定性和放大性能,乏燃料后处理厂会根据不同的工艺指标设计满足要求的脉冲萃取柱。
【关键词】乏燃料后处理;脉冲萃取柱;工艺指标设计【作者简介】曹鑫(1989.2 ),男,山东人;中国核电工程有限公司工程师;研究方向:核化工侯媛媛,刘继连,刘郢;中国核电工程有限公司1935年,Van Dijck等[1]最早提出了脉冲萃取柱的设想。
1949年美国橡树岭国家实验室[2]在乏燃料后处理PUREX流程中首次使用了脉冲筛板萃取柱,并取得了巨大的成功。
脉冲萃取柱由上下澄清段和高径比很大的柱体组成。
柱体中水平装有若干不同材质不同类型的薄板,通常也称之为板段,两相在脉冲萃取柱的板段中逆流流动、混合、传质,然后在上下澄清段中澄清分相。
脉冲萃取柱利用空气脉冲对萃取柱进行搅拌,可使柱内液滴粉碎,增加两相接触面积,增大湍流程度,提高传质效率。
脉冲萃取柱具有结构简单、占地面积小、无运动部件免维修、料液停留时间短、处理能力大、容易排污、容易保证临界安全、达到平衡时间短及封闭性能好等特点。
在20世纪60年代至80年代期间,随着乏燃料后处理领域工程技术的发展及研究工作的深入,已开发出了多种分离效率更高、去污能力更强的脉冲萃取柱型式。
一、脉冲萃取柱分类目前,基于板型,在核工业中得到应用的脉冲萃取柱主要有筛板脉冲萃取柱[3,4]、喷嘴板脉冲萃取柱[5]和折流板脉冲萃取柱[6]等几种类型。
(一)筛板脉冲萃取柱。
筛板脉冲萃取柱主要由以下几部分构成:圆柱形筒(大高径比)是体主体部分,在筒体中装有若干筛板(筛板由不锈钢或聚四氟乙烯制作),一般使用支撑柱将筛板固定在筒体中并保持一定的板间距。
梯形波脉冲筛板萃取柱水力学及传质的应用研究
梯形波脉冲筛板萃取柱水力学及传质的应用研究近年来,随着社会经济的发展,萃取柱在许多应用中得到了广泛的应用。
梯形波脉冲筛板萃取柱技术也随之发展,成为萃取柱技术的重要组成部分。
梯形波脉冲筛板萃取柱的水力学及传质的应用研究也受到了广泛的关注。
本文对梯形波脉冲筛板萃取柱水力学及传质的应用研究进行了介绍。
梯形波脉冲筛板萃取柱,也称为可变区域萃取柱(VARX),是一种新型的萃取柱,由固定支撑和可变区域组成。
梯形波脉冲筛板萃取柱的主要优点是流速可在不同时期改变。
与传统混合萃取柱不同,梯形波脉冲筛板萃取柱的流速可根据模型设计而改变,从而改变其传质特性。
此外,梯形波脉冲筛板萃取柱的建造成本也可以显著降低。
梯形波脉冲筛板萃取柱的水力学表现受到流动条件、萃取柱区域参数和流体参数的影响。
首先,梯形波脉冲筛板萃取柱的设计必须考虑流动条件和流体参数。
其次,可以采用数值模拟计算梯形波脉冲筛板萃取柱的流动参数,例如流速、拐点流量和压力损失等。
最后,根据流动参数求解梯形波脉冲筛板萃取柱的传质特性,例如萃取效率、传质系数和波动幅度等。
梯形波脉冲筛板萃取柱在传质方面也受到很多因素的影响。
首先,梯形波脉冲筛板控制萃取柱流速和流动条件,这些因素会影响萃取柱的传质性能。
其次,梯形波脉冲筛板捕集短波长,影响萃取柱的局部结构,进而影响其传质能力。
最后,梯形波脉冲筛板可以控制萃取柱的局部流动,并通过扩张及收缩来增强其传质能力。
梯形波脉冲筛板萃取柱水力学及传质的应用研究已取得较大的进展。
首先,多种萃取柱的水力学及传质特性得到了详细的研究,形成了萃取柱水力学及传质理论。
其次,多种新型的梯形波脉冲筛板萃取柱设计被提出,用于优化萃取柱的水力学及传质特性。
最后,梯形波脉冲筛板萃取柱在工业应用中得到了广泛的应用,取得了良好的经济和社会效益。
综上所述,梯形波脉冲筛板萃取柱水力学及传质的应用研究取得了重大进展。
梯形波脉冲筛板萃取柱在工业应用中得到了广泛的应用,可有效降低成本,提高效率。
脉冲筛板萃取塔的研究现状
Vol. 39 No. 6(Sum. 174)Dec. 2020第39卷第6期(总第174期)2020牟12月湿法冶金 .Hydrometallurgy of China 脉冲筛板萃取塔的研究现状孙广垠1 ,李龙祥⑺,谭博仁2,3 ,王 勇2(1.河北工程大学能源与环境工程学院,河北邯郸056038;2.中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室,北京100190;3.中国科学院大学化工学院,北京101408)摘要:综述了标准脉冲筛板萃取塔、新型脉冲筛板萃取塔(复合陶瓷内构件脉冲筛板萃取塔、卧式脉冲筛板萃取塔、L 型脉冲筛板萃取塔)在流体力学、相间传质及相应的数学预测模型方面的研究进展。
介绍了计算流体动力学在脉冲筛板萃取塔模拟研究中的应用现状,以及脉冲筛板萃取塔在水处理、核工业、湿法冶金等领域 中的应用状况。
指出先进的试验检测方法、可靠的数学预测模型及计算流体动力学模拟的有机结合是研究 脉冲筛板萃取塔的有效手段。
关键词:脉冲筛板萃取塔;数学模型;流体力学;相间传质;轴向扩散;计算流体动力学中图分类号:TF016. 5;TF804.2文献标识码:A 文章编号:1009-2617(2020)06-0459-09DOI :10. 13355/j. cnki. sfyj. 2020. 06. 002溶剂萃取是一种重要的分离技术,其分离效率高,选择性好,条件温和。
萃取设备主要有混合 澄清槽口」、萃取塔和离心萃取器図等。
脉冲筛板 萃取塔具有传质效率较高、处理能力较大、结构简单、塔内无运动部件等特点,在处理腐蚀性和放射 性溶液时具有明显优点,因此,在湿法冶金、污水 处理、制药和核化工等领域有着广泛应用间。
基于提高传质效率,优化操作条件,提高设计、放大准确性等目的,近年来脉冲筛板萃取塔内 构件及塔型式的开发及流体力学、轴向扩散和相 间传质性能方面得到了深入、系统研究,建立了大 量可靠的数学模型。
空气脉冲对吹气法测量脉冲萃取柱下澄清段压力的影响
定了 流 比 不 为 =b= 时 的 存 留 分 数 方 法 ! 景山
! C #. 等根据吹气 法 测 量 到 的 柱 重 瞬 间 压 降 特 征
确定了折流板脉冲萃取柱和喷嘴板脉冲萃取柱 的脉冲振幅 和 频 率 在 线 测 量 方 法 $ 另 一 方 面 !
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
?! 实验设备和原理
? H ?! 实验设备 实验设备参见文献 . $ 该设备主要由折 = ) 流板萃取柱 ' 气体脉冲发生系统 ' 两相料液输送 系统和压降测量系统组成 $ 脉冲萃取柱下澄清 段的吹气杯安装位置示 于 图 =$ 萃 取 柱 柱 体 为 玻璃管 ! 折流板的板型及安装方式参见文献
! = ) 压降 $ #当 两 相 逆 流 且 有 脉 冲 时 ! 储槽中的 ! Y(X D 溶液经磁力泵加压并 通 过 转 子 流 量 计 计 量后 ! 由上澄清段注入萃取柱中 ! 在柱中由上向 储槽中的 D 煤油溶液通过磁力 下流动 ! )@9 ` W C 泵加 压 ! 经转子流量计计量后由萃取柱底部加 两 相 在 柱 中 逆 流 接 触 后! 入柱中 并 向 上 流 动 ! 经转子流量计计 Y(X D 溶液经 阀 门 调 节 流 量 ! 量后重新回到储槽 ! 煤油溶液由上澄 D )@9 ` W C 清段溢出 ! 也重新回到储槽中 $ ? H @! 数据处理原理 图 " 示出从计算机上获得的差压传感器的 信号响应曲线 $ 可 见 ! 下澄清段!个吹气口受 脉冲影响很大 $ 由图 " 可 知 * ! C #吹气口的差压信号呈正 这恰好反映了脉冲的波形 ! 且正弦 弦波形变化 !
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! . O1 % , G 2 3 % ' ` M , Q % 3% 3 7 1 . /P : 7 O 2 , : 2P 3 2 O O M 3 28 3 % . 1 / 3 2 7 O 2 OR . , :, : 2 . 1 / 3 2 7 O . 1 Q , : 2 4 P 4% ! ! Q & % R3 7 , 2% Q Q & M . 8 : % R 2 N 2 3 . , . O% % O 2 8 Q % 3 7 M 2 % M OP : 7 O 28 M 2 , % , : 28 . Q Q 2 3 2 1 / 2% Q Q & % R P P S 8 . 3 2 / , . % 1' *P ( ( < $ + % 1 4 7 . 3P M 3 22 , : % 8 ? % , C M & O 2 82 T , 3 7 / , . % 1/ % & M 1( 3 2 O O M 3 22 7 O M 3 2 2 1 , 4 P => ( , % -O 2 , , & 2 3 7 . 3P M & O 7 , . % 1 吹气法在国内已成为乏燃料后处理 !! 目 前 ! 工艺过程中在线测量脉冲萃取柱水力学参数的
共去污单元脉冲萃取柱模型及计算机模拟
共去污单元脉冲萃取柱模型及计算机模拟于婷;何辉;陈延鑫;唐洪彬;彭力;王立京【摘要】在扩散模型的基础上,对共去污单元脉冲萃取柱“切片”数学处理,建立了数学模型,模型中添加了多组分共存分配比计算模块,编写完成了可用于模拟计算共去污单元脉冲萃取柱萃取HNO3、U(Ⅵ)、Pu(Ⅳ)稳态计算程序.利用文献报道的实验数据,对程序进行了验证.结果表明,程序模拟计算的各组分稳态浓度剖面与实测值符合良好,程序可以实现共去污单元多组分共萃的模拟计算.并在此基础上,利用该程序对1A脉冲萃取柱工艺设计进行了初步研究计算.结果表明,脉冲萃取柱的萃取效率与处理料液组分浓度有关,以往一级混合澄清槽等于若干米脉冲柱的设计方法认识有所偏差,应使用计算机模拟方法整体设计脉冲萃取柱.【期刊名称】《核化学与放射化学》【年(卷),期】2014(036)004【总页数】7页(P222-228)【关键词】脉冲萃取柱;共去污段;多组分共萃;计算机模拟【作者】于婷;何辉;陈延鑫;唐洪彬;彭力;王立京【作者单位】中国科学院上海应用物理研究所,上海 201800;中国原子能科学研究院放射化学研究所,北京 102413;中国原子能科学研究院放射化学研究所,北京102413;中国原子能科学研究院放射化学研究所,北京 102413;中国原子能科学研究院放射化学研究所,北京 102413;中国原子能科学研究院劳动人事教育处,北京102413【正文语种】中文【中图分类】TL241.14;TP391.9乏燃料后处理Purex流程是由多个萃取分离循环组成,其中铀钚共去污工艺是整个化学分离过程的关键环节之一,该单元是利用U(Ⅵ)和Pu(Ⅳ)可被磷酸三丁酯(TBP)萃取的性质将它们与绝大部分的裂变产物和超铀元素分开,运行工况会影响最终产品的质量、金属的收率等。
共去污单元操作的主要特点是:含有大量的杂质和裂片元素,处理料液放射性活度高容易造成溶剂辐解从而形成界面污物,因此该工艺段的萃取设备只能选用液体停留时间短、界面污物易排除的脉冲萃取柱[1-4]。
折流板脉冲萃取柱的结构参数对孔收缩因子的影响
折流板脉冲萃取柱的结构参数对孔收缩因子的影响第21卷第6期2005年i2月化学反应工程与工艺ChemicalReactionEngineeringandTechnologyV ol2l,No6Dec.2005文章编号:10017631(2005)06--052106折流板脉冲萃取柱的结构参数对孔收缩因子的影响吴伟景山王悦云吴秋林(清华大学核能与新能源技术研究院,北京102201)摘要:利用吹气法研究了折流板脉冲萃取柱的结构参数(板间距,柱径和板开孔率)对预测摩擦压降模型中孔收缩因子co的影响.研究结果表明:当实验体系为硝酸溶液时,Co值随柱径,板间距和板开孔率的增加而减小;当实验体系为30三烷基氧膦一煤油溶液且柱径不大于0.05m时,Co值与脉冲雷诺数R,和板开孔率有荚,与板问距无关,而当柱径为0.1m时,Co值与板间距和板开孔率有关,而与操作参数R"无关关键词:折流板脉冲萃取柱;板开孔率;柱径;板间距;孔收缩因子中图分类号:TQ028.32TQ051.8+3文献标识码:A脉冲萃取柱运行中两相流界面,两相密度及分散相存留分数的在线测量是保证脉冲萃取柱正常操作的重要手段.特别是存留分数的在线测量,是调节和控制脉冲萃取柱操作的必要条件_lI引为了实现分散相存留分数的在线测量,陈靖[3],傅蓉等人在传统压差法基础上设计了新型吹气探头,在喷嘴板脉冲萃取柱中建立了在两相流比为1:1条件下吹气法在线测量分散相存留分数的标准方法;王悦云等在50mm,板开孔率为239/6的折流板脉冲萃取柱中,根据压差法求得分散相存留分数的原理,不仅验证了陈靖_3提出的流比为1:1时标准测量方法适用于折流板脉冲萃取柱,而且指出了当两相存在流速差时,时均摩擦压降△PJr对存留分率的影响是不可忽略的,结合Noh_5和鲍晓军_6]时均摩擦压降计算公式,≈(试验验证了在两相流动条件下时均摩擦压降,可以通过式(1)来计算并且指出了操作条件对式(1)中的孔收缩因子C.有很大的影响.而王悦云等仅研究了5O,板开孑L率为23%的折流板脉冲萃取柱中板间距对c.值的影响,而折流板的开孑L率和柱径D对C.值的影响规律还未考察,因此,本工作选用为23时D分别为38,5O和lOO折流板脉冲萃取柱来研究D对C.值的影响,同时在5O折流板脉冲萃取柱中分别为17%,239/6和3O9/6条件下来研究对C.值的影响,旨在寻找C.值在折流板脉冲萃取柱中的放大规律,实现其分散相存留分数的在线测量.1实验设备与实验方法实验设备主要由折流板萃取柱(1),气体脉冲发生系统(20~22),两相料液输送系统(9~19)和压降测量系统(5~8)三部分组成,如图1所示.萃取柱柱体为玻璃管,折流板的板型及安装方式如图2和3所示.折流板脉冲萃取柱结构参数如表1所示.气体脉冲系统主要由气源(20),旋转阀(21),脉冲腿(4)组成,通过调节旋转阀(2i)的转速来控制脉冲频率/,而脉冲振幅/l是通过调节压缩空气的气量来实现的.实验中柱压降通过吹气法来测量,液体流量通过转子流量计来确定.收稿日期:O5—06—30:修订日期:2005一l1.1)3作者简介:啦山(1969)..副研究员.通汛联系人Ena522化学反应工程与工艺2005年l2月图i实验流程图Fig.1SchematicDiagramoftheDiscsandDoughnutsPulsedDxtractlonColumn1-column;2,3-settler;4-pulsationleg;5-pressuretransducer;6-computer;7-toppurgeprobe ;8-bottompurgeprobe;9-wateroutletvalve;10一wateroutletrotameter}l1-waterfeedtank;12一waterinletvalve}13一waterinletrotameter;14一solenoidvalve;15一waterpump;l6organicinletvalve;l7-organicinletrotameter}18一organicvalve;19一organicfeedtank;20一pressurizedair;21一rotaryvalve;22一freeair图2折流板板型图3折流板安装方式Fig.2SchematicDiagramoftheColumnFig.3SchematicDiagramoftheDiscsandDoughnut s袭1折流板脉冲萃取柱结构参数Table1StructureParametersoftheDiscsandDoughnutsPulsedExtractionColumn选用lM硝酸溶液[与3()三烷基氧膦(TRP())煤油溶液平衡过的]和309/iTRP()一煤油溶液(与lM硝酸溶液平衡过的)两种溶液分别代表水午f1与有机相,其性质见表2.第2I卷第(;期伟等.折流}反J}j:冲萃取柱的结构参数对扎收缩的影响523表2溶液性质Table2PhysicalPropertiesoftheSolutionSystem当用硝酸溶液进行试验时,储槽(11)中的硝酸溶液经磁力泵(15)加压后,通过转子流量计(13)计量由上扩大段加入萃取柱中,在柱中由上向下流动,阀f-I(9)用于调节流量,经转子流量计(1o)中计量后重新回到储槽(11)中.当采用3O~TRPO一煤油体系时,储槽(19)中的有机相通过磁力泵(18)加压,经过转子流量计(17)计量后由萃取柱底部(3)加入柱中,向上流经萃取柱后由上扩大段(2)溢出,重新回到储槽(19)中.实验中的操作参数范围见表3.实验内容包括:在脉冲条件下1)单相流时C.随柱结构参数的变化规律;(2)两相流时模型计算的时均摩擦压降与试验结果比较.2实验结果与讨论2.1板开孔率gr对孔收缩因子C.的影响对于硝酸溶液,对C.值的影响如图4所示.可知:在本实验范围内,C.值随增加而减小,当和h相同时近似为常数,即A对C.值的影响可以忽略.当h不同时,对C.值的影响见表4,可知:C.值随着h增加而减少,这结论也与王悦云等[5]人在一23时的结论是一致的.对于3O9,6TRPO一煤油溶液体系,由于不锈钢折流板浸润性影响,使得板间距h对C.值影响减弱,而AO.1的影响却显着,实验结果如图5所示,可知:当不同时,C.值随AO.1增加而增大,并且随增加而减小,即对C.值的影响规律与硝酸溶液的是一致的.这与王悦云等人的研究结果一致.图4硝酸溶液中不同d时A对C.值的影响FigIRelationBetwt-erl('.anc11(fJwithDifferent口forIINf),S()II.Irion表3实验操作参数范围Table3OperationParametersUsedintheExperiment表4硝酸溶液中h不同时对c.值的影响Table4EffectofonCoatDifferenthforHNO3Solution图53O%TRPO一煤油溶液中Re对c_值的影响Fig.5RelationP~etweert('1and1,5fl1.tDifferentcyfur3OTRP().KeroseneSolLl『iI1[/52【化学反应工程与工艺2.2柱径D对孔收缩因子C.的影响图6中给出了D分别为0.038,0.05,0.1I"11,d为23,h分别为0.24,0.32和0.40时,C.值与A的关系.可以看出:当D分别0.038,0.1111时,c.值和^的关系与图,I中D为0.05rll 时是一致的,即C.值随h的增加而减小;而当h相同时,C.值随D的增加而减小,这就是无机相C.值的放大规律.D分别为0.038,0.05,0.1111,h分别为0.24,0.32,0.40时,C.值与Rea,的关系见图7.可知:当D为0.038nl时,C.值随R增加而增大,这与D为0.05111时规律相同,且D分别为0.038,0.05m时的C.值是重合的,并遵循同一个关系式;而当J_)为0.1111时,Reaf对C.值的影响可以忽略,接近于HNO.溶液的规律,即h对其的影响显着.这是因为随着D的增大,由图2和表1可知折流板的板间距和孔径也随之增加,在一个折流板单元内漩涡发生的空间足够大,使得由于浸润性造成的有机相粘板对流型的影响减弱,此时板间距的影响规律也就同水相一致了,这就是有机相C.值的放大规律.图6硝酸溶液中不同D时A对c.值的影响Fig.6TheRelation]BetweenCoandAwithDifferentDforHNO3Solutionat一23%图7TRPO一煤油溶液中不同D时Re对c.值的影响Fig.7TheRelation]BetweenCoandReAfwithDifferentDfor30TRPO—KeroseneSolutionat=232.3孔收缩因子C.关联式当实验体系为硝酸溶液时,因不锈钢折流板对硝酸溶液不浸润,柱结构参数(D,h和)对C.值有显着的影响.将C.值与D,h和等参数进行回归,得到关联式:C0=0.049D一.?.h.?.一.?(2)其中,0.038111≤D≤O+l0i"11,0.24≤^≤O.40,0.17≤≤O.30对于3OTRPO一煤油溶液体系,当柱径D为0.038,0+05111时,C.值与尺和有关,与h无关;当D为0.1i"11及为23%时,Co值仅与h有关,而与操作参数尺,无关,因而对的关联可分为两部分,即当0.038m≤D≤O.05m时,Co—O.043ReAf~"250._ (3)其中0.24≤^≤0.40,0.17≤≤0.3O,700≤Re≤1800当D一0.10i"11时,C0—0.39h¨(4)其中0.24≤^≤0.40,d一0.23.2.4两相流动验证根据王悦云提出的试验方法,测最两相流动时的摩擦压降值.此时当水相连续时,把式(2)和式第2【卷第6期吴伟等.折流扳脉冲萃取柱的结构参数对孔收缩因子的影响525 (1)结合计算出摩擦压降值,并与试验测量的摩擦压降相比较,如图8(a)所示;而有机相连续时式(3)及(4)和(1)的预测结果与试验结果如图8(b)所示.由图8可知:两者相符较好,相对误差在士lo%2:内,说明式(2),(3),(4)和(1)相结合,可用于预测折流板脉冲萃取柱的摩擦压降值.一!盘}-司010020()30()4f1050()611070()80()I)f)()△州,/Pa\司01002003(104O050OJo7(Jo80《)9O0△Prrxp/Pa图8摩擦压降测量值与计算值的比较Fig.8ComparisonoftheFrictionalPressureDropbetweenExperimentalDataandCalculate done(a)forHNO3Solution(b)for30%TRPO—KeroseneSolution3结论a)当实验体系为硝酸溶液时,在相同折流板脉冲萃取柱结构条件下,A对其无影响.在D相同时,C.值随h的增加而减小,随的增加而减小;当h和一定时,C.值随D的增加而减小.b)对于3OTRPO一煤油溶液体系,当D为0.038,0.05m时,C.值与Re,和有关,与h 无关;当D为0.1m时,c.值与h和有关,与操作参数R,无关.c)将C.值与其影响因素关联建立经验关联式,实验证明了可用于预测折流板脉冲萃取柱中的摩擦压降值.参考文献:^——冲程,m——振幅=A/2,Co——孔收缩因子D——柱径,mD.…一折流板直径,m——折流板孔径,m,——时均摩擦压降.PaRl/——脉冲雷诺数.—2u_]A_'p—D△"一两相流速速率差,m-su一...流体流速.m?s一符号说明l,'——脉冲频率.Hz…一有效柱高,1"12H——板间距.mh——板间距参数,/DL——两相流比,分散相体积;连续相体积"——板数P一密度,kg?m一.口一板开孔率,一~角频率=2l,.Hz一一粘度,Pa?sl陈靖.吴秋林.徐世平,3o%FRPO一煤油一硝酸体系脉冲荦取柱中的水力学特性.清华大学(自然科}版).2:-∞,4(J(6);【jl (91)ChenJ.WuQ【..XuSP.Hydrodyn~lfllcCharacteristics()f3()TRP()Krosenel,NitricAcidSolution…Ie 【jI':xtraction㈣伽o㈣o526化学反应工程与工岂2005年l2月ColUrrtn.J['singhuaUniversity(Sci&Tech)?2000,10(6):9卜一94徐世平.傅蓉.陈靖.脉冲革取柱rIJd-.#醇一酸作系流体J学性能研究.恢科.l二羁?2000?2o(4):360--366XuSP.FuR.ChenJ.HydrodynamicCharacteristicsof,r()clanol/NitricAcidSolutioninPulse dColumn.ChineseJournalofNuclearScienceandEngineering,2000,20(4):360~366陈靖,徐世平,吴秋林.吹气法在线测量脉冲荦取柱参数研究.原予能科学技术,2001,35(B05):344OChenJ,XuSP.WuQL.On.1ineMeasurementofPulsedColumnParametersbyAirPurge.Ato micEnergyScienceandTechnology.2o01?35(B05):34~40傅蓉.TheOn.1lneMeasurementandControlStudyofthePulsedExtractionColumn:[学位论文].北京:清华大学?2002NohSH.CocurrentExtractioninaReciprocatingPlateExtractionColumn:Edissertation].H amiltol1.Canada:McMasterUniversity+1981鲍晓军,王蓉,陈家镛.压降法测量往复振动筛板萃取柱内分散相的滞存牢.高校化学工程,1994,8(3):230~236BaoXJ,WangR,ChenJY.EstimationofDispersedPhaseHoldupintheReciprocatingPlateE xtractionColumnfromPressureDropMeasurements.JournalofChemicalEngineeringofChineseUniversities.1994,8(3):2 30~236StudyontheEffectofStructureParametersofDiscs andDoughnutsPulsedExtractionColumnonOrificeCoefficient WuWeijingShanWangYueyunWuQiulin (InstituteofNuclearEnergyandNewEnergyTechnology.TsinghuaUniversity,Beijing102201,China)Abstract:Effectsofstructureparametersofdiscsanddoughnutspulsedextractioncolumn,su chasthedistancebetweenthepacking,packingfreeratioandcolumndiameter,onorificecoeffic ientC0werestudiedbyairpurgemethodforHNO3solutionand3Otrialkylphosphineoxide(TRP O)一kerosenesolution.ExperimentaIresultsshowedthatorificecoefficientCodecreasedwithinc reasing oftheabovethreestructureparameterswhenthecontinuousphasewasHNO3solution.When thecontinuousphasewas30%TRPO—kerosenesolution,CothevaluedependedonpulseReynolds numberReAfandpackingfreeratiobutinfluenceofthedistancebetweenthepackingcouldbe neglectedwhencolumndiameterwasnotlargerthan0.05m.However,influenceofthedistan ce betweenthepackingandpackingfreeratioonCowasdominantandeffectofRe,wasneglected whencolumndiameterwas0.1m.Keywords:discsanddoughnutspulsedextractioncolumn;packingfreeratio; columndiameter;distancebetweenthepacking;orificecoefficient十}斗}_{?}_{?}斗}斗}{.}斗}斗}斗}_{-}_{-卜;-}_{-H?}_{?}_{?}_{?}_{?}{?}{?}{?}{.}_{?}斗}斗}_{?}斗}斗}斗}?}斗}?}{?}¨{.}斗}斗}_{?}斗}斗}斗}斗}_{?}斗}斗}斗}开发用于烃类选择性氧化的纳米金催化剂一种用于烃类选择性氧化的纳米金催化剂,有助于氧原子插入不饱和烃,用环己烯,环辛烯和苯乙烯验证了该工艺.通过添加微量铋可以得到调节,但其机理尚未知晓.此催化剂可在无溶剂的条件下进行反应,仅采用氧作为氧化剂,以使环境污染比采用氯气的工艺小,生产成本比采用有机过氧化物的工艺低.如果可以采用来自空气的廉价和清洁的氧有效地进行烃类选择性氧化,化学工业将发生变革.摘自美CW.,NOV.9,200523456。
往复振动筛板萃取塔的放大设计模型
往复振动筛板萃取塔的放大设计模型吕建华;刘继东;张文林;李春利;李柏春【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2006(57)10【摘要】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HOXP.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HOX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HOX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HOXD是塔径D、输入能量、通量Us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HOXD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.【总页数】7页(P2508-2514)【作者】吕建华;刘继东;张文林;李春利;李柏春【作者单位】河北工业大学化工学院,天津,300130;河北工业大学化工学院,天津,300130;河北工业大学化工学院,天津,300130;河北工业大学化工学院,天津,300130;河北工业大学化工学院,天津,300130【正文语种】中文【中图分类】TQ027【相关文献】1.振动筛板萃取塔在天然铀提取与纯化工艺中的应用和改进 [J], 王学军;杨立峰;肖少华;刘浩;李林艳;刘靖;刘欣2.往复振动筛板萃取塔萃取机理研究进展 [J], 吕建华;张文林;刘继东;李春利;李柏春3.振动筛板萃取塔传质单元高度的实验测定 [J], 李思政4.往复筛板萃取塔用于林可霉素萃取工艺 [J], 端卫明;尢国芳;李慧;李秋元;石林生5.往复筛板萃取塔用于麻黄碱萃取 [J], 包红华;厉文红;胡希忠;陈盼星因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
KH-HG211脉冲筛板萃取塔实验装置
KH-HG211脉冲筛板萃取塔实验装置一、脉冲筛板萃取塔实验装置特点1、整个装置美观大气,结构设计合理,整体感强,能够充分体现现代化实验装置的概念。
2、设备整体为自行式框架结构,并安装有禁锢脚,便于系统的拆卸检修和搬运。
3、整套设备除去特殊材料外均采用工业用304不锈钢制造,所有装备均进行精细抛光处理,体现了整个装置的工艺完美性。
4、塔节采用优质无机玻璃制作,视觉效果好,方便学生观察。
5、塔内构件及管道均由304不锈钢材质制作。
6、装置设计可360度观察,实现全方位教学与实验。
二、脉冲筛板萃取塔实验装置功能1、了解脉冲筛板萃取塔的结构。
2、掌握脉冲筛板萃取塔性能的测定方法。
3、了解筛板萃取塔传质效率的强化方法。
三、脉冲筛板萃取塔实验装置主要配置筛板萃取塔、空压机、流量计、脉冲控制器、电磁阀、水泵、填料、储液罐、缓冲罐、数字显示仪表、304不锈钢框架。
水:装置自带不锈钢水罐,连接自来水接入。
实验物料:水--- 煤油。
电:电压AC220V,功率2KW,标准单相三线制。
四、脉冲筛板萃取塔实验装置技术参数1、筛板萃取塔,塔两端直径较大部分为上澄清段(油水分离)和下澄清段。
中间为两相传质段,在塔的下澄清段装有脉冲管和轻相分布器;在上澄清段设有重相分布器、轻相出口以及缓冲器。
萃取操作时,由脉冲发生器提供的脉冲气流使塔内液体作上下往复运动,迫使液体经过筛板使分散相破碎成较小的液滴分散在连续相中,并形成强烈的上下湍动,从而促进传质过程的进行。
玻璃筛板塔:直径Ф60mm,有效高 1000mm,板间距50~100mm;上、下扩大段直径Ф100mm,高300~500mm。
2、进料泵:MP-20RM微型磁力泵,功率35W,最大流量0.5m3/h,扬程4m。
3、微型齿轮泵:220V三相电机,配变频器。
4、流量计:玻璃转子流量计2.5-25L/h,数量2支。
5、空压机:无油静音空压机,功率750W。
最大工作压力0.8Mpa,带油水分离器。
实验7脉冲填料萃取塔实验
实验7脉冲填料萃取塔实验一、实验目的⒈了解脉冲填料萃取塔的结构。
⒉掌握脉冲填料萃取塔性能的测定方法。
⒊了解填料萃取塔传质效率的强化方法。
二、实验内容观察有无脉冲时塔内液滴变化情况和流动状态;固定两相流量,测定有无脉冲时萃取塔的传质单元数、传质单元高度及总传质系数。
三、实验原理填料萃取塔是石油炼制、化学工业和环境保护等部门广泛应用的一种萃取设备,具有结构简单、便于安装和制造等特点。
塔内填料的作用可以使分散相液滴不断破碎与聚合,以使液滴的表面不断更新,还可以减少连续相的轴向混合。
萃取塔的分离效率可以用传质单元高度或理论级当量高度表示。
影响脉冲填料萃取塔分离效率的因素主要有填料的种类、轻重两相的流量及脉冲强度等。
对一定的实验设备(几何尺寸一定,填料一定),在两相流量固定条件下,脉冲强度增加,传质单元高度降低,塔的分离能力增加。
本实验以水为萃取剂,从煤油中萃取苯甲酸,苯甲酸在煤油中的浓度约为2%(质量)。
水相为萃取相(用字母E表示,在本实验中又称连续相、重相),煤油相为萃余相(用字母R表示,在本实验中又称分散相)。
在萃取过程中苯甲酸部分地从萃余相转移至萃取相。
萃取相及萃余相的进出口浓度由容量分析法测定之。
考虑水与煤油是完全不互溶的,且苯甲酸在两相中的浓度都很低,可认为在萃取过程中两相液体的体积流量不发生变化。
⒈按萃取相计算的传质单元数计算公式为:(8-1)式中:Y Et─苯甲酸在进入塔顶的萃取相中的质量比组成,kg 苯甲酸/kg水;本实验中Y Et=0。
Y Eb─苯甲酸在离开塔底萃取相中的质量比组成,kg苯甲酸/kg水;Y E─苯甲酸在塔内某一高度处萃取相中的质量比组成,kg苯甲酸/kg水;Y E*─与苯甲酸在塔内某一高度处萃余相组成X R成平衡的萃取相中的质量比组成,kg苯甲酸/kg水。
用Y E─X R图上的分配曲线(平衡曲线)与操作线可求得-Y E关系。
再进行图解积分或用辛普森积分可求得N OE。
⒉按萃取相计算的传质单元高度(8-2)式中:H—萃取塔的有效高度,m;—按萃取相计算的传质单元高度,m。
金属波纹板规整填料塔中液体有效流速
金属波纹板规整填料塔中液体有效流速
孙树瑜;王树楹;余国琮
【期刊名称】《化工学报》
【年(卷),期】1997(48)6
【摘要】填料塔以压降小、通量大、持液量小、分离效率高等优点广泛应用于精馏和吸收等单元操作中。
填料塔中液体的流体力学行为对精馏等传质过程有重要影响,而液体在填料塔中的有效流速是液体流体力学行为的重要参数。
例如描述填料塔中液相返混通常用一维或二维扩散模型,其中的有效流速就是重要的方程参数;要精确描述填料塔中相界面的传质行为,液相的真实流速也是关键性的参数。
【总页数】4页(P736-739)
【关键词】填料塔;波纹板填料;液体有效流速
【作者】孙树瑜;王树楹;余国琮
【作者单位】天津大学化学工程研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TQ053.502
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1.液体初如分布对金属波纹板填料液体分布的影响 [J], 董谊仁;计建炳
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下游答案1.平衡分离过程:建⽴在相平衡关系上的,利⽤相的组成差别进⾏混合物体系的分离。
2.拟平衡分离过程:混合物体系之外加⼀个势能场,在它的作⽤下,形成分离场。
使被分离物在分离场的端⾯上浓缩,或者在分离场内形成⼀个稳定的浓度分布。
3.传递通量:流体在分离场内的传递现象可⽤经典流体⼒学中动量(通量)传递、热量(通量)传递和质量(通量)传递规律和作⽤于分离场的外加势能场来描述。
4.特异性结合:主要以蛋⽩质为代表的⽣物⾼分⼦,能分辩特定的物质,再与其可逆性结合。
这种现象是⾮常排他性的,特异性的结合,或称为特异性相互作⽤。
有时也被称为⽣物亲和⼒。
第六章1.临界点:状态超过⽓液共存时的最⾼压⼒和最⾼温度下物质特有的点。
2.拖带剂:添加拖带剂即辅助溶剂以增加物质的溶解度和萃取选择性,是实际运⾏中常⽤的⽅法之⼀。
第九章1.不对称膜:是由很薄的较致密的起分离作⽤的表层(0.1~lµm)和起机械⽀撑作⽤的多孔⽀撑层(100~200µm)构成。
2.复合膜:⼀般是指在多孔的⽀撑膜上复合⼀层很薄的致密的、有特种功能的另⼀种材料的膜层。
3.浓差极化:膜分离过程中的⼀种现象,会降低透⽔率,是⼀个可逆过程。
是指在膜分离过程中,由于⽔透过膜⽽使膜表⾯的溶质浓度增加,在浓度梯度作⽤下,溶质与⽔以相反⽅向向本体溶液扩散,在达到平衡状态时,膜表⾯形成⼀溶质浓度分布边界层,它对⽔的透过起着阻碍作⽤。
4.膜污染:指由于在膜表⾯上形成了附着层或膜孔堵塞等外部因素导致了膜性能变化,根据其具体原因采⽤某种清洗⽅法,可以使膜性能得以恢复。
5. 截留分⼦量:截留分⼦量的定义和测定条件不很严格,⼀般⽤分⼦量差异不⼤的溶质在不易形成浓差极化的操作条件下测定脱除率,将表观脱除率为90%~95%的溶质分⼦量定义为截留分⼦量。
第⼗⼆章1.分配⾊谱:是利⽤混合物中各组分在两种互不相溶的溶剂中的分配系数不同⽽得以分离,其过程相当于连续性的溶剂抽提。
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Imtitut fiir Therm&he ?/erfflhiensteclzrzi,
*l Alfons
TU Claustlznl,
Vogelpohl
0-3367s Clmstlml, Gerr!xq
Received 10 January 1997; received in revised form 5 March 1997; accepted 6 March 1997
Abstract
A simplified stage-wise hydrodynamic model for simulation of a pulsed sieve-plate extraction column has been presented. The
model is based on a drop population balance which takes into account drop breakage and coalescence in each stage. Each stage is represented by the actual column compartment between two sieve plates. Although experimental break-up parameters have been used in the model, the coalescencecoefficients have been taken as the fitting parameters and the values which gave the best fit with the experimental data have been used. The predicted values have been compared with data from two different diameter pilot plant columns and the agreement is found to be quite satisfactory for the system butylacetate-water, The model can be used for coalescence parameter estimation of different drop sizes, which will be taken up as part of the extension of the present work. 0 1997 Elsevier Science S.A.
Keywords:
Liquid-liquid
extraction; Modeling; Pulsed sieve-plate
1. Introduction Although liquid-liquid extraction is the second most important unit operation in the chemical industry, next only to distillation, the literature is not so exhaustive as in the case of distillation. In order to design an optimum extractor, the hydrodynamic and the mass transfer behavior of the system should be well understood. The dispersed phase in the case of liquid-liquid extraction undergoes changes and loses its identity continuously as the drops break and coalesce. This makes the study of hydrodynamics quite complex. The pulsed sieve-plate extractor (PSE), which has been found to have high throughput, high separation efficiency and insensitivity towards contamination of the interface, has led to its wide applicability, particularly in the extraction of radioactive materials. An empirical model for predicting the hydrodynamics in a PSE has been proposed by Kumar and Hartland [l] and several population balance models have been pro* Corresponding author. Current address: Regional Research Lab-
Chemical Engine ring 8 Gessing
ELSEVIER
Chemical Engineering and Processing 36 (1997) 385-395
A simplified hydrodynamic model for a pulsed sieve-plate extraction column
Table 1 Break-up parameters for the butylacetate-water mm Apf’ (m s-‘) Break-up parameters 4isiab (mm) 0.015 0.0175 0.020 2.63 2.28 2.32 km (mm) 6.62 6.35 6.04 WlZ 1.00 0.94 nry,
A. Vogelpohl;‘Ci~erwicai
Engineering
and Processing
36 (1997)
385-395
basic model for the dynamic simulation of a pneumatically pulsed liquid-liquid extraction column. assuming that the drop breaks into two drops of identical size and the coalescence frequency between two drops follows the equation proposed by Delichatsios and Probstein 1’71.Haverland et al. [8] have applied the model for steady-state simulation of a pulsed sieve-plate extraction column. Although they have taken into account drop breakage, drop coalescence has been assumed to be negligible in the operation range considered. The daughter drop size distribution has been represented by a Beta function. Later studies [9>10] also show that the daughter drop size distribution of a drop when it undergoes breakage fits well with the beta function. Haverland [ll] has also used a simplified stagewise model to predict the hold-up and Sauter mean diameter for a pulsed sieve-plate column and has found it to fit well with experimental data. He has, however, neglected drop coalescence. In this study, a simplified stagewise model has been proposed for simulation of a pulsed sieve-plate extrac-
oratory [CSIR), BhubanesLvar 751013,India.
0255-2701/97~$17.00 Q 1997 Elsevier Science S.A. All rights reserved. PUSO255-2701(97)00010-X
posed by various authors. A stagewise model for the transient behavior of a sieve-plate extraction column, taking into account the back flow and assuming constant hold-up, has been developed by Blass and Zimmerman [2]. Garg and Pratt [3] have developed a population balance-model for a pulsed sieve-plate extraction taking into account experimentally determined values for drop breakage and coalescence. For drop breakage, the assumption made by them is that a drop breaks into two equal size daughter drops, and for drop coalescence, the assumption is that the drop coalesces with drops of the same and adjacent size intervals. Major work on the population balance model has been carried out by Casamatta and co-workers who applied the model to various types of extraction columns, a good review of which is presented by Gourdon et al. [4]. Dimitrova Al Khani et al. [5] have applied this model for d.ynamic and steady-state simulations of a pulsed sieve-plate extraction column with the assumption that the drop breaks into three equal sized drops and taking the coefficients accounting for drop coalescence as the fitting parameters. Milot et al. [6] have used the same