用于硼同位素分离过程的填料的研究

摘要

化学交换精馏法分离硼同位素分离系数小，分离难度大，需要采用新型高效规整填料实现硼同位素的分离。为给同位素分离的工业化提供实验依据，对新型高效规整填料进行了实验和模拟研究，主要内容如下：
　　 实验在全回流和部分回流的条件下，利用邻二甲苯—对二甲苯物系对直径为75mm的新型发泡镍规整填料的传质性能和流体力学性能进行考察。实验结果表明，这种填料的压降随着液体喷淋密度的增大而增大，单位填料层高度的等板高度HETP随着回流比的增大而减小；填料具有较高的理论板数；在液体流量一定的条件下，填料的动持液量随着气相动能因子F的增大而增大；在相同气速下，随着液体流量增大，动持液量也增大。
　　 在上述实验基础上，采用最小二乘法，获得了实验条件下填料压降关联式；在实验基础上，尝试采用BRF模型对发泡镍规整填料的传质性能进行模拟。在邻二甲苯—对二甲苯物系中，填料压降关联式对发泡镍规整填料的模拟值与实验值比较，平均百分比误差为9.34％，BRF模型对等板高度的模拟值与实验值平均百分比误差为17.1％；由于BRF模型对上述填料性能模拟计算误差较大，所以在BRF模型基础上提出了新的理论假设以及与液相阻力相关的系数αg和αl，修正了传质单元高度HTU的计算式，用实验值对修正式进行了最小二乘法拟合得到适合于这种填料类型的参数αg和αl的值。用修正后的模型对发泡镍规整填料进行模拟计算，结果表明，采用新模型对等板高度的计算值与实验值的平均百分比误差为4.0％；上述结果表明，与BRF模型相比，新模型能够比较准确的模拟填料性能，具有较好的预测效果。
　　 实验还利用三氟化硼-乙醚络合物，三氟化硼-苯甲醚络合物，以及浓度不同的五种HF溶液对该填料进行抗腐蚀性能测试。实验结果表明，在不同的介质中，填料随时间的增加失重量也随之增加；并分析其腐蚀机理。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章文献综述

1.1塔填料的发展概述

1.1.1散装填料

1.1.2规整填料

1.2规整填料的流体性能研究进展

1.2.1流体力学模型的研究进展

1.2.2传质模型的研究进展

1.3本论文的研究工作

第二章 填料的性能实验研究

2.1填料的传质性能实验

2.1.1实验装置图与流程

2.1.2实验试剂和实验仪器

2.1.3物质质量含量的分析

2.1.4实验方法

2.1.5实验方法

2.2填料流体力学实验

2.2.1实验装置图与流程

2.2.2实验方法

2.3实验数据处理

2.3.1气相动能因子F的计算

2.3.2全回流下等板高度HETP的计算

2.3.3一定回流比下等板高度HETP的计算

2.4实验结果与讨论

2.4.1流体力学性能

2.4.2传质性能

第三章 填料性能的模型建立与模拟结果

3.1填料性能的模型建立

3.2填料传质性能的模拟结果

第四章 硼同位素分离所用填料腐蚀性能研究

4.1填料腐蚀性能研究

4.1.1实验方法

4.1.2实验过程

4.1.3腐蚀速度的表示方法

4.1.4结果与讨论

4.2镍网腐蚀化学机理

4.2.1镍网在氢氟酸中的析氢腐蚀

4.2.2氢脆

4.2.3镍在氢氟酸中的自钝化

4.3小结

第五章结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢