《旋流破乳器內離散液滴的旋流聚結過程及機理研究》是依託四川大學，由金央擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：旋流破乳器內離散液滴的旋流聚結過程及機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：金央
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前濕法磷酸淨化生產線採用的關鍵萃取設備為振動篩板塔或混合澄清槽，萃取速率較慢。為了提高萃取速率，申請者將乳化萃取引入濕法磷酸淨化，並用旋流器對乳狀液進行破乳。旋流器破乳是旋流聚結作用的結果。如何正確反映旋流器內離散液滴的旋流聚結過程是本課題的關鍵。為了解決該問題，申請者採用Monte Carlo方法，綜合考慮旋流場中連續相流體流動狀況、離散液滴的受力和運動、形變和碰撞，建立一個能正確反映旋流器內離散液滴旋流聚結過程的數學模型，獲得旋流破乳器的設計放大規律，開發出具有自主智慧財產權的旋流破乳器。本項目不僅將促進旋流破乳器的理論研究，還將產生重大的經濟效益和社會效益。
結題摘要
目前濕法磷酸淨化生產線採用的關鍵萃取設備為振動篩板塔或混合澄清槽，萃取速率較慢。為了提高萃取速率，將乳化萃取引入濕法磷酸淨化，並用旋流器對乳狀液進行破乳。旋流器破乳是旋流聚結作用的結果。如何正確反映旋流器內離散液滴的旋流聚結過程是本項目的關鍵。為了解決該問題，本項目研究了不同制乳條件下磷酸-磷酸三丁酯體系的乳化萃取效果，發現乳化萃取速率可以達到常規萃取速率的120倍，預測了乳液粒徑，為破乳研究提供了基礎。研究了該萃取體系的乳液性質及穩定性，建立了重力作用下破乳時間與乳液性質之間的關係，可以預測乳液破乳速率。在旋流器中進行破乳實驗，研究了旋流器操作參數、結構參數對旋流聚結過程的影響。在最優條件下，離散液滴旋流前後的平均粒徑分別為5和55 μm。用無因次分析方法，將離散液滴的旋流聚結效應同各參數關聯，得到一個預測旋流破乳效果的模型。研究了連續相強制流動條件下，離散液滴的碰撞、變形和聚並，發現傳質方向和傳質推動力對離散液滴的變形和聚並過程有顯著影響，離散液滴接觸時即發生變形，接觸面是曲面。對磷酸-磷酸三丁酯體系的傳質動力學進行了研究，明確了萃取過程由界面化學反應和水相中反應物的擴散過程共同控制，建立了萃取動力學模型。研究了連續相強制離心運動條件下，離散液滴的碰撞、變形和聚並，以模擬旋流器內液滴的旋流聚結行為。低轉速時，乳液中的聚並以液滴間的聚並為主；高轉速時，乳液中的聚並以液滴與界面之間的聚並為主，建立了預測這兩種聚並形式的聚並時間模型。分析了液滴在旋流器內的受力情況和聚並過程，利用Monte Carlo方法與CFD-PBM方法，綜合考慮旋流場中連續相流體流動狀況、離散液滴的運動和碰撞，進行了旋流器內離散液滴旋流聚結過程的模擬計算，後者的模擬結果可以很好的預測破乳效果。本項目促進了旋流器在乳液破乳方面的理論研究，獲得了旋流破乳器的設計放大規律，為旋流器運用於乳化萃取淨化濕法磷酸技術的破乳工藝提供了理論指導和基礎數據。
