第18卷第1期 2018年2月
流动与传递
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
VoL.18 No.1 Feb.2018
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217261
液固萃取塔中尼龙6中己内酰胺的外部传质系数
秦春曦"，美桢浩12，赵玲12
(1，华东理工大学化学工程联合国家重点实验室，上海200237；2.华东理工大学过程系统工程教育部工程研究中心，上海200237)）
摘要：采用固定床半间歇萃取装置在工业生产温度与流速下研究了尼龙6颗粒中已内酰胺(CL)的液固传质过程，基于萃取过程中CL浓度在颗粒中呈现抛物线分布的假设，建立了液固传质过程的外部传质系数模型.结果表明，温度65~95℃和液相流速 0.27~2.71mm/s时，提高温度与流速均能显著加快CL的液固举取.外部传质系数模型适用于描述无因次时间大于0.15的实验数据.将CL外部传质系数进行无因次量纲化，建立了舍伍德数(Sh)、施密特数(Sc)和雷诺数(Re)间的相互关系，可用于预测尼龙6 工业萃取塔中的CL外部传质系数
关键词：液固萃取；传质系数；尼龙6：已内酰胺；雷诺数
中图分类号：Q814.2
文献标识码：A
文章编号：1009606X(2018)010075-07
External Mass Transfer Coefficient of Caprolactam in Nylon 6 in Liquid-Solid Extraction Tower
Chunxi QIN', Zhenhao XI12, Ling ZHAO12
(I.StateKeyLaboratoryofChemicalEngineering,East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China; 2. Engineering Research Center of Process System Engineering, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China)
Abstract: The liquidsolid extraction process of caprolactam (CL) in nylon 6 particles was investigated by packed bed semi-continuous experiments under the conditions of industrial interest. Based on the assumption that the CL concentration profile inside particles conformed to parabolic profile during the extraction, the external mass transfer coefficient model was developed. The results showed that in the range of temperature 65~95'C and liquid velocity 0.27~2.71 mm/s, the liquidsolid extraction process of CL could be significantly accelerated by the increase of either temperature or liquid velocity. The extermal mass transfer coefficient model was adapted to aaea coefficients, a correlation of Sh, Sc and Re, which could be used to predict the CL extermal mass transfer coefficient in the industrial extraction tower, was acquired.
Key words: liquidsolid extraction; mass transfer coefficient; nylon 6; caprolactam; Reynolds number
1前言
尼龙6具有良好的力学性能，广泛用于纺织与航空航天工业中，尼龙6最常用的生产工艺是已内酰胺(Caprolactam，CL)水解聚合工艺!，受水解聚合反应平衡的影响，尼龙6经水下切粒后的颗粒中仍含约10%的低分子物质，主要为单体CL.工业生产中，为满足纺丝的要求，切粒后的尼龙6切片需经过热水萃取单元使颗粒中的CL含量降低至0.4wt%以下[2],
尼龙6萃取本质上为液固传质.液固传质过程主要收稿日期：20170622，修回日期：20170828
基金项目：国家重点研发计划资助项目(编号：2016YFB0302700)
分为颗粒内部物质向颗粒表面的内扩散过程和颗粒表面的物质向液相主体的外部传质过程(3]，内扩散速率由颗粒尺寸与CL的内扩散系数决定，外部传质速率由CL 在液固两相间的平衡常数与外部传质系数决定[45]，为详细了解萃取塔中尼龙6中CL的萃取过程，需得到其内扩散系数、两相平衡常数与外部传质系数.Gaglionel] 通过多尺度模拟(分子尺度与工业萃取塔尺度)，获得了 CL在颗粒相中的内扩散系数.吕文军等I7研究了尼龙6 萃取体系，得出了CL在液固两相间的平衡常数随温度的变化关系.对尼龙6液固萃取体系中CL的外部传质
作者第介：泰春嗪(1990-)，男，江苏省启东市人，博士研究生，化学工程专业，E-mail:chunxiq1990@163.com：赵玲，通讯联系人，E-mail:
zhaoling@ecust.edu.cn
引用格式；秦春最，美植浩，赵玲。液固萃取塔中尼龙6中已内酸胺的外部传质系数。过程工程学报，2018,18(1)75-81.
Qin C X, Xi Z H, Zhao L. Extermal Mass Transfer Coefficient of Caprolactam in Nylon 6 in LiquidSolid Extraction Tower (in Chinese) Chin. J. Process Eng., 2018, 18(1): 7581, DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217261.
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