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篩板萃取塔中液滴行為的影響因素,篩板對界面張力體系液滴有何作用

來源: 《浙江大學(xué)》 瀏覽 355 次 發(fā)布時間:2024-09-12

液液萃取是化工生產(chǎn)中重要的分離手段,萃取塔內(nèi)的分散相液滴行為對萃取效率提升具有決定性作用。論文采用實驗與模擬相結(jié)合的方法,對篩板萃取塔內(nèi)分散相液滴行為進(jìn)行研究,考察篩板浸潤性、篩板孔徑、體系物性、操作條件等對篩板萃取塔分散相液滴行為的影響,為篩板萃取塔分散相液滴調(diào)控提供依據(jù)。


首先,論文對無攪拌條件下篩板萃取塔中液滴行為的影響因素進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,體系界面張力較低時,篩板對液滴主要起破碎作用;體系界面張力較高時,篩板對液滴主要起聚并作用;篩板對分散相浸潤性較好時,液滴更容易在篩板表面發(fā)生聚并,篩板對液滴主要起聚并作用;篩板對分散相浸潤性較差時,液滴更傾向于離開篩板,篩板對低界面張力體系液滴主要起破碎作用,對高界面張力體系液滴仍然起到一定的聚并作用。

為定量評價篩板對分散相液滴的聚并-破碎特性,論文定義了篩板聚并-破碎指數(shù),基于實驗數(shù)據(jù)提出了估算篩板聚并-破碎指數(shù)的關(guān)聯(lián)式,關(guān)聯(lián)式計算結(jié)果與實驗值的平均偏差為0.1144,最大偏差為0.1524,偏差較小,可滿足使用的需要。


其次,論文開展了無攪拌條件下篩板萃取塔中液滴行為的CFD二維模擬。研究發(fā)現(xiàn),模擬結(jié)果與實驗結(jié)果一致,表明該模擬方法可用于無攪拌條件下篩板萃取塔中液滴行為的研究。篩板聚并-破碎指數(shù)與接觸角和兩相密度差呈正相關(guān),與黏度比呈負(fù)相關(guān);體系界面張力較低時,篩板聚并-破碎指數(shù)與分散相流速呈正相關(guān),與孔徑成負(fù)相關(guān);體系界面張力較高時則反之,篩板聚并-破碎指數(shù)與分散相流速呈負(fù)相關(guān),與孔徑成正相關(guān)。


最后,論文對攪拌篩板萃取塔中的液滴行為及其影響因素進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,攪拌段破碎指數(shù)與攪拌槳轉(zhuǎn)速、孔徑、接觸角均呈正相關(guān);反彈破碎比例與攪拌槳轉(zhuǎn)速和孔徑呈正相關(guān),與篩板浸潤性呈負(fù)相關(guān);隨著攪拌轉(zhuǎn)速增大,懸浮比例先增大后減少,對于低界面張力體系,浸潤性越差,懸浮比例越小,對高界面張力體系則相反。論文基于實驗數(shù)據(jù)提出了估算攪拌段破碎指數(shù)的關(guān)聯(lián)式,關(guān)聯(lián)式計算結(jié)果與實驗值的平均偏差為6.88,具有一定參考價值。