本文主要开展下述几方面问题的研究,一是开展传质系数与浓度方面的关系研究,阐明浓度对传质系数的影响及其机理;二是视传质系数为浓度的函数,进行多组分物系相间传质的模拟计算研究;三是精馏过程多定态现象研究。 在传质研究和工程设计实践中,传质系数被视为与浓度无关的常数,而实际上浓度影响着传质系数,本文首先开展浓度对传质系数的影响研究,在板式塔中进行蒸馏传质实验,结果表明,传质系数与浓度有关,因此,对于非理想物系,将传质系数视为与浓度无关的常数,将会造成较大的误差。 本文建立一个数学模型,用于模拟计算塔内各塔板浓度分布。模型以描述多元传质过程的基本方程-Maxwell-Stefan方程为基础,并作了简化处理。在总传质系数的计算中,以构成该物系各组分的所有二组元对传质系数为自变量,并考虑浓度对二组元对传质系数的影响,构造总传质系数计算函数。模型包括了物料衡算、相平衡计算、传质面积计算、传质速率计算等。模型计算结果与实验结果比较,表明计算结果能正确反映各组分在塔中的浓度分布。由于组分间的交互作用,某一组分的传质通量除了与它本身浓度梯度有关外,还与其它组分的浓度梯度有关,因此,某些组分(一般为中等挥发性的组分)在塔中的浓度分布呈现出较复杂的变化规律。 精馏传质过程存在多定态现象,产生多定态的可能原因有多种。本文对流量转换产生多定态进行初步研究。由于质量流量与摩尔流量的非线性转换,某些操作区域存在三个定态。不同定态下塔内各塔板浓度分布和温度分布不同。物系不同,多定态范围不同。在工业操作中,当处于多定态区域时,某些操作参数的小量变化或受外界的微扰可能导致操作从一个定态跃变至另一个定态,于是,塔顶和塔底产品浓度、塔内各塔板的浓度和温度也会产生突跃性变化。