集束式对流微通道反应器在液液萃取中的应用研究

发布时间：2020-04-21 04:54

【摘要】：过程强化对于现代化工具有极为重要的意义,微反应器作为过程强化的重要设备,近年来受到越来越多的关注。目前微反应器的种类有很多很,但因为放大、通道堵塞等方面存在的问题,所以很少被应用于实际工业生产中。基于此,对流微通道反应器被设计出来。在本实验室前人的研究中证实该反应器具有良好的微观混合性能,且结构简单、易于清洗和放大。本论文研究了对流微通道反应器在两个液液萃取体系中的应用,进一步证明其工业应用的价值。本文的主要研究内容如下:(1)将对流微通道反应器应用于低萃取剂浓度的Cr(Ⅵ)的萃取。研究表明:氢离子浓度越高萃取效果越好;分别以环已烷、煤油和四氯化碳为稀释剂进行对比发现,环已烷为稀释剂时萃取效果最好,四氯化碳为稀释剂时萃取效果最差。操作条件和反应器结构对萃取效果影响显著:萃取率随雷诺数的增大先升高后降低;待萃液和萃取液在体积流量相同的条件下进料萃取效果最好;0.8 mm管径,1.3 mm开口为反应器最佳结构参数。在最优操作条件下,后续搅拌10 min,萃取率可达55%左右。在相同的操作条件下,使用单束式和集束式对流微反应器在萃取效果上相差不大;对于不同放大倍数的集束式反应器,萃取结果也几乎没有差别,说明反应器基本无放大效应。另外还探究了对于TBP进行反萃的最佳的工艺条件。(2)采用超声微波提取的方式进行黑苦荞麦中芦丁的提取,正交实验优化提取过程工艺条件,结果表明最佳工艺条件为:乙醇浓度为70%;提取时间为60 min;微波温度为80 ℃;超声功率为200 W。最优条件下,芦丁的提取率约为1.85%。以正丁醇为萃取剂使用对流微通道反应器提纯芦丁,研究表明:芦丁水溶液与正丁醇的体积为1:1时为最佳进料比;萃取率随雷诺数的增大先升高后降低;最佳反应器规格是管径0.8 mm,开口 0.8 mm。最优条件下,后续搅拌5 min,芦丁的萃取率约为90%。放大实验表明反应器无放大效应。研究证实,对流微通道反应器对于液液萃取具有一定的强化作用,反应器易于放大且无放大效应,具有良好的工业应用前景。
【图文】：

过程强化

１．１过程强化理论逡逑近年来，许多大学和研究所都在研究新的设备和技术，使用新设备和技术的化工逡逑厂具有紧凑、安全、高效、环保、可持续等特点，这些被认为是过程强化。事实上过逡逑程强化己经存在了相当长的时间，，但在过去的几年里才真正成为化学工程的一门特殊逡逑的学科。那么什么是过程强化？作为该领域先驱之一的Ｒａｍｓｈａｗ在１９９５年提出过程逡逑强化的定义就是在实现既定生产目标的基础上大幅减少化工厂规模。比如缩小单个设逡逑备的尺寸、减少单元操作数量或设备的数量，无论如何，减少的程度必须是显著地［１］。逡逑Ｒａｍｓｈａｗ的定义是相当狭隘的，认为过程强化仅仅是减少设备数量和设备尺寸。事实逡逑上，这只是可能得到的效果之一。现在普遍认为过程强化的定义如下：过程强化包括逡逑开发新的设备和技术（与传统常用的设备和技术相比能够带来制造和加工方面的显著逡逑改进）以降低设备尺寸／生产能力比、减少能耗以及降低废弃物的产量，最终实现可持逡逑续生产的技术。简而言之就是能够带来更小、更清洁、更节能的化工生产的技术。逡逑

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逦第二章集束式对流微通道反应器的构建逦逡逑第二章集束式对流微通道反应器的构建逡逑２．１单束式对流微通道反应器逡逑单束式对流微通道反应器（Ｓ－ＣＦＭＣＲ）反应器是由不锈钢毛细管制成，在毛细管逡逑中部通过线切割或激光烧蚀等技术切开一个矩形孔，如图２－１所示。目前实验室现有逡逑反应器开口大小有０．５邋ｍｍ、０．８邋ｍｍ、１．０邋ｍｍ和１．３邋ｍｍ等几种规格；不镑钢毛细管内逡逑径有０．５邋ｍｍ、０．８邋ｍｍ和１．０邋ｍｍ等几种规格。反应过程中，两股流体经平流泵吸入分逡逑别从反应器两端进入反应器，在反应器开孔处碰撞混合并流出反应器。如图２－２所示：逡逑
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ028.32

【参考文献】