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本论文的首要工作是对本课题组前期发明的一种新型球形金属丝网填料(授权号:100563815)进行流体力学与传质性能的系统评价。建立了基于O2-Na2SO3-H2O体系的新型填料评价方法。比较了拉西环、矩鞍环、不同直径与不同孔眼大小的球形填料、管形填料之间的性能差异。证明球形金属丝网填料具有以下优点: (Ⅰ)极高的空隙率(≈99%),节省材料,堆积密度仅为拉西环的30%,矩鞍环填料的50%; (Ⅱ)传质效率高,在喷淋密度为23m3m-2h-1的条件下,传质效率可比矩鞍环填料提高45%~60%; (Ⅲ)装卸方便,各项同性最佳,不但可以很好实现气液分布和气液传质传热,而且能有效减少壁流,壁流量仅为同尺寸矩鞍环填料的1/4左右;球形填料表面密布的孔眼及球形各向同性的特点,使其很好综合了散堆填料和规整填料的优点,克服了其不足,可以发展成为新一代高效填料。 基于新型球形金属丝网填料的独特结构、良好的成膜性能、充分的膜间传质的可能性,我们发明了以球形金属丝网填料为关键传质单元的并流降膜萃取装置(CFPD),并采用环己烷-碘-水体系进行初步性能评价。结果表明此装置具有很好的萃取速率与单级效率。 (Ⅰ) CFPD装置达到萃取平衡所需的时间仅为400rpm搅拌萃取的1/6; (Ⅱ) CFPD装置达到相同萃取效率所需的传质高度仅为矩鞍环填料的1/4。 本论文研究成果有望开发出以球形填料为核心的气—液膜及液膜—液膜高效传质、传热为特色的系列高效节能化工反应与分离设备。