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高校化学工程学报 2023年第3期37卷 376-382页

作者：袁慎峰邱华锋尹红陈志荣浙江大学化学工程与生物工程学院浙江省化工高效制造技术重点实验室浙江杭州310058

为获取带转动挡板的搅拌萃取塔内部流体流动状况,采用脉冲示踪法对塔内连续相停留时间分布(RTD)进行研究,并结合轴向返混模型得到了连续相的返混系数。结果表明,随着连续相体积流量、总流量或连续相与分散相体积流量比值的增大,连续相RT... 详细信息

为获取带转动挡板的搅拌萃取塔内部流体流动状况,采用脉冲示踪法对塔内连续相停留时间分布(RTD)进行研究,并结合轴向返混模型得到了连续相的返混系数。结果表明,随着连续相体积流量、总流量或连续相与分散相体积流量比值的增大,连续相RTD曲线收窄、峰值明显增大、连续相停留时间和返混系数均减小;改变分散相体积流量,连续相RTD以及返混系数基本不变。此外,改变搅拌转速对连续相RTD影响较小。将返混系数与操作条件和物性参数进行关联,关联式最大偏差为19.8%、平均偏差为7.7%,表明关联式可用于带转动挡板的搅拌萃取塔的连续相轴向返混程度的评估。

关键词：萃取塔停留时间分布轴向返混转动挡板

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带转动挡板的搅拌萃取塔性能研究

带转动挡板的搅拌萃取塔性能研究

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作者：邱华锋浙江大学

学位级别：硕士

作为一种重要的分离设备,萃取塔在石油化工等领域应用广泛。Scheibel萃取塔是一种搅拌段与澄清段交替排列的萃取设备,经过多次改进后,塔内返混得到抑制,但通量也明显减少。为此,本文采用固定环以及转动挡板组成的环隙结构替代改进Schei... 详细信息

作为一种重要的分离设备,萃取塔在石油化工等领域应用广泛。Scheibel萃取塔是一种搅拌段与澄清段交替排列的萃取设备,经过多次改进后,塔内返混得到抑制,但通量也明显减少。为此,本文采用固定环以及转动挡板组成的环隙结构替代改进Scheibel萃取塔中的筛板结构,得到带转动挡板的搅拌萃取塔。首先,论文对带转动挡板的搅拌萃取塔结构参数进行了优化,确定了较为合理的结构参数:环隙面积占塔截面积14.7%,环隙位置距离塔中心15mm。在此基础上对该塔操作范围进行了研究,发现采用环隙结构替代筛板结构能明显提升设备通量,但对不同体系提升幅度不同。对于界面张力较低的辛醇-水以及乙酸丁酯-水体系,最大通量增加不到50%,而对于界面张力较大的甲苯-水和正庚烷-水体系,最大通量提升了 1倍以上,最大达到12.8 m3·m-2.h-1,表明物性尤其是界面张力对液泛通量有显著影响。除物性外,两相流量之比也能影响液泛曲线,相比（连续相流量/分散相流量）越大,正常操作区越大,表明分散相液滴能否顺利通过主要是由分散相液滴的数量而不是连续相对分散相液滴的拖曳作用所决定的。其次,论文对带转动挡板的搅拌萃取塔的连续相停留时间分布进行了研究,发现连续相停留时间分布主要是受连续相流量影响,分散相流量的影响可以忽略。转速对停留时间分布的影响较小,返混系数随转速增大而小幅增加。将返混系数与操作参数和体系物性相关联,得到关联式计算的返混系数估算值与实验值的最大偏差为18.8%,平均偏差为7.7%,表明该关联式可用于对该塔返混程度进行初步评估。最后,论文对带转动挡板的搅拌萃取塔的传质性能进行了研究,发现随着总流量、转速以及分散相流量占比增大,萃取效率均有提升,这是因为传质速率增加所导致,表明实验范围内传质性能主要受传质速率影响;对于不同体系,液滴雷诺数存在较大差异时,传质性能也存在明显区别。此外,研究了传质方向和连续相（分散相）的选择对萃取性能的影响,发现改变传质方向或连续相（分散相）会使相界面积和总传质系数变化,从而影响传质速率和传质性能,但在不同体系中相界面积和总传质系数变化的方向和程度不同,需要根据实际情况做出合理选择。

关键词：转动挡板液泛曲线返混系数传质性能萃取塔

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