共轭环填料萃取塔的性能研究及数学模型

【摘要】：填料萃取塔是化工、环保等工业部门广泛应用的一种萃取设备，近年来随着一些新型塔填料的推广和应用，填料萃取塔的生产能力和传质效率都有显著改善，使填料萃取塔的研究和应用又有了新的发展。 本文在φ120的不锈钢萃取塔中，以我校化工所研制开发的φ16新型高效塔填料—共轭环为研究对象，研究其在萃取过程中的性能，并与传统的同尺寸的鲍尔环、拉西环和θ环作实验比较。本文选用了正丁醇—丁二酸—水和30％TBP(煤油)—醋酸—水两种体系做试验。结果表明： 在两种体系中对两相流速和分散相存留分数关系和液泛速度进行测定，相同的两相流速下共轭环填料的分散相存留分数较小，依次是鲍尔环、拉西环和θ环。当连续相流速一定的情况下，共轭环塔填料的液泛速度明显比鲍尔环、拉西环和θ环大，比鲍尔环大20％、比拉西环大25％和比θ环大30％。对四种填料的两相流速和存留分数的关系用Godfrey的关联式进行了关联。对液泛速度用Laddha和Venkataraman的关联式进行了关联。 在两种体系中对表观传质单元高度的测试结果表明，相同的两相流速度下，θ环的表观传质单元高度比共轭环小，但共轭环塔填料分别比鲍尔环小16％，比拉西环小25％。 本文结合填料塔的特点，通过实验观察和文献分析，提出了对萃取塔中通用扩散模型的修正，并用拉格郎日插值的方法对数据进行处理，用Rod提出的单参数搜索法进行拟合返混参数。通过对两种体系四种填料在萃取塔中的浓度剖面的测定，拟合出了反映填料塔中轴向返混准数，共轭环塔填料比其它三种填料的