液液萃取的强化及实验研究

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1、液液萃取的强化及实验研究Thedevelopmentandexperimentalstudyofliquid-liquidextraction学科专业：化学工程研究生：宋宁指导教师：刘春江教授天津大学化工学院二零一四年五月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学

2、位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据中文摘要通量与传质效率是设备萃取性能的两个重要指标，如何强化萃取过程，根据需要设计萃取设备是萃取研究的重要方向。本文首先研究了气相扰动下填料的萃取性能，然后依据滴膜交替流动现象，循环流动理论等设计研发了新型萃

3、取填料及新型环流萃取设备，并对其流体力学性能及传质性能进行了测试。本次研究首先考察了气相扰动下不同填料的萃取性能，在30%磷酸三丁酯（简称TBP）煤油-醋酸-水体系中，通过高速摄像机对通入气相前后油滴在填料上的形态进行了拍摄，然后对气液液三相下填料的流体力学性能及传质性能进行了测试，实验发现：通入气相后，油滴呈“油包气”状态，气相扰动有利于萃取传质过程。其次，本文将开窗导流式规整填料应用到萃取过程中，开窗导流填料是在传统板波纹填料的波峰与波谷处开设导流小窗，由于小窗的切割破碎作用，提高了液液萃取的传质效果。通过与扁环填料的对比发现，新型填料的传质效果较扁环填料平均提高

4、16%，但液泛速度略低；在一定气量下，其传质效果较扁环填料平均提高44.7%。最后，本文结合环流理论与滴膜交替流动传质现象，对传统环流反应器进行改进，开发出一种新型环流装置，并将其应用于液液萃取中。通过观察实验发现，新型装置在实现分散相的平推流与连续相的循环流基础上，有效提高了分散相液滴的破碎-聚并频率，同时，本文对其流体力学性能与传质性能进行了实验研究。结果表明，在同种工况下,与工业中常用的扁环填料相比，其通量平均提高50%，传质效率平均提高25%。关键词：液液萃取气相扰动开窗导流填料环流反应器传质单元高度流体力学性能万方数据ABSTRACTMasstransfer

5、efficiencyandhydrodynamicperformancearetwoimportantindicatorsoftheextractionequipment,howtostrengthentheextractionprocessisanimportantresearchdirectionofextractionprocess.Inthispaper,wefirstlydeterminedtheeffectofgasdisturbancetoliquid-liquidextractionindifferentpacking,andthenanovelstr

6、ucturedpackingwithdiversionwindowsandanovelliquid-liquidloopdeviceweredesignedbasedontheprinciplesofjetloopcontactoranddroplet-filmalternateflow.Firstly,ingas-liquid-liquidsystem,theflowpatternsofthedropletswereobserved,andthehydrodynamicsperformanceandmasstransferefficiencyofdifferentp

7、ackingweremeasured.Theexperimentalresultsshowedthatgashold-upandliquidhold-upincreaseswithanincreaseingasvelocity.Theapparentheightofmasstransferunitdecreasedsignificantlywiththeairdisturbance.Secondly,forliquid-liquidextraction,anovelstructuredpackingwithdiversionwindowswasdev