异丙醇/水精馏分离中的新型膜结构填料及其传质促进研究

论文摘要

新型膜接触器由于避免了传统分离设备的一系列缺点和不足,具有操作范围宽,分离效率高,气液两相的流速可独立控制,可直接线性放大和结构紧凑等众多优点,日益成为分离科学研究的热点。本课题在原有研究的基础上,重点考查了膜接触器空间结构的变化与传质促进的关系,研究与分析了气液分布与流动方式、壳程挡板、填充密度等方面的因素对于异丙醇/水体系精馏过程的影响,以探寻提高膜接触器传质效率的方法。实验结果表明:较好的流动方式与气液分布情况有助于提高传质性能;在壳程中添加挡板可使膜接触器的性能和分离效率更优,运行参数更为稳定,其最小传质单元高度HTU值可达5.4cm;与常规结构填料相比,中空纤维膜接触器的分离效率约为Sulzer高效结构填料Mellapak的4-7倍;在高气相负荷因子F时,挡板的作用尤为明显,可使分离效率可提高约1倍,且有挡板的膜组件依然能超越液泛线;过高的填充密度会使膜与膜相互接触而降低有效传质面积,与大多数中空纤维膜分离器一样,其总传质系数K随中空纤维膜的填充密度φ加大而变小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 膜分离技术
• 1.2.1 膜分离技术特点
• 1.2.2 膜分离的应用
• 1.3 膜接触器
• 1.3.1 膜接触器概述
• 1.3.2 液/液膜接触过程
• 1.3.3 气/液膜接触过程
• 1.3.4 膜接触器空间结构研究进展
• 1.4 精馏过程与填料
• 1.4.1 精馏过程概述
• 1.4.2 精馏中的填料
• 1.5 精馏用于醇/水体系分离
• 1.5.1 恒沸精馏
• 1.5.2 萃取精馏
• 1.5.3 渗透气化
• 1.5.4 膜结构填料
• 1.6 课题的意义、研究内容和创新点
• 1.6.1 课题的意义
• 1.6.2 课题研究内容
• 1.6.3 课题创新点
• 第二章 材料与方法
• 2.1 实验材料与仪器
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验方法
• 2.3 实验分析
• 第三章 传质理论模型
• 3.1 管程传质模型
• 3.2 壳程传质模型
• 3.3 精馏数学模型
• 第四章 膜结构填料对精馏分离的传质促进实验研究
• 4.1 精馏分离传质促进中流动方式的分析
• 4.2 壳程挡板对精馏分离传质促进的研究
• 4.2.1 挡板对馏出液浓度的影响
• 4.2.2 挡板对操作性能的影响
• 4.2.3 挡板对传质效果的影响
• 4.3 填充密度对精馏分离传质促进的研究
• 4.4 小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文