汽—液—液三相与汽—液两相塔板效率比较

本文通过小型精馏塔及600×150 mm~2矩形模拟塔的实验,对比研究了气(汽)-液两相和气(汽)-液-液三相的塔板效率。并就物系性质(表面张力梯度、液体粘度或分散粘度),两液相体积比,气速及操作工况对传质的影响进行了研究。提出三相传质和两相传质差异的主要因素,得出估算三相精馏塔板效率的关联式。     

汽液液三相精馏总板效率的研究

在Oldershaw精馏塔内,对汽液液三相精馏筛型塔板上的传质特性进行测试,研究了泡沫工况下,汽速、液汽比等操作条件,表面张力梯度、界面张力、乳化液分散粘度等物系性质,以及油水体积比等多种参数对总板效率的影响、对测试数据进行关联,获得了适用于泡沫工况下汽液液三相精馏过程的总板效率估算式,此关联式对设备设计及操作优化有一定的参考价值.     

循环浆态床气液传质系数的研究

以空气-水-玻璃微珠和空气-石蜡油-玻璃微珠两种三相系统为研究对象,在常温常压下分别考察了液体介质的粘度等物性因素,表观气速、固含率、液体循环量等操作因素,气体分布器、分隔板等结构因素对循环浆态床反应器气液传质特性的影响.实验结果表明,气液传质系数随表观气速的增加而增加,随液体粘度和固含率的增大而减小,当表观气速和固含率增加到一定程度后,传质系数趋于稳定;低气速下,玻璃烧结板的传质效果较好,而较高气速时,多孔板和新型锐孔分布器的传质效果较好;分隔板能显著增大气液传质系数.对多孔板分布器实验数据进行了拟合,得出气液传质系数的经验关联式,关联式计算值与实验结果吻合良好.     

微孔膜气体分布器气液传质比表面积的研究

研究了以微孔膜作为气体分布器的反应器的气液传质比表面积,主要考察了气体流量、液面高度、表面张力等操作因素对气液传质比表面积的影响。结果表明,气液传质比表面积随着气体流量的增大先呈增大的趋势,到一定值时,开始呈减小趋势;随着表面张力的增大而减小;随着液面高度的增大缓慢减小。与传统塔设备比较,微孔膜气体分布器的气液传质比表面积要高,分布器强化了气液传质过程。最后,运用量纲分析方法对试验数据进行非线性回归得到关于气液传质比表面积的关联式,此式较好地吻合了试验数据。     

上流式反应器气液相间传质特性的实验研究

上流式反应器设置在固定床渣油加氢反应器前有利于提高渣油原料适用性,延长装置运行时间。实验研究了上流式反应器气液相间传质,采用五齿柱形氧化铝催化剂模拟工业催化剂颗粒,水溶液模拟渣油,空气模拟氢气,采用无氧水物理吸收和亚硫酸钠化学吸收的方法,测定了在高气液比的条件下上流式反应器床层气液相间传质特性实验。考察了表观气速、表观液速、填料粒径、内构件、催化剂级配和床层高径比对液相体积传质系数和气液相界比表面积的影响规律。实验数据表明,液相体积传质系数随着气、液速的增大而增大;随填料颗粒增大而减小;在床层内安装合适的内构件或增大反应器高径比,能够促进气液相间传质。基于实验数据拟合了适合上流式反应器液相体积传质系数和气液相界比表面积的经验关联式,拟合误差最大分别为12%和24%;表明所建气液相间传质的经验关联式能更好地预测上流式反应器中的气液相间传质特性。     

气液固微型流化床的气液传质系数

气液固微型流化床兼具微流控系统和宏观流化床的优点,具有潜在的工业应用价值,但是,其应用基础研究十分缺乏。采用床径为1.6、2.0、2.4 mm的微型流化床,平均粒径为160、190、220 μm的玻璃珠,以NaOH水溶液吸收CO₂气体为气液传质研究物系,在三相流动研究的基础上,考察了表观气速、表观液速、床径、粒径等对三相微型流化床气液体积传质系数的影响。结果表明：给定其他条件,增加表观气速和表观液速,均使气液体积传质系数增大;表观气速主要改变气含率和气液相界面积,而表观液速主要改变液相传质系数;床径减小,气液相界面积和气液体积传质系数都有所增加;在气液两相微型鼓泡塔中加入固体颗粒,形成三相分散鼓泡流型,当其固含率在0.15~0.30范围内,可显著增强气液传质,其气液体积传质系数是气液微鼓泡塔的1.1~1.5倍;与宏观流化床相比,相同条件下微型床的相界面积为它的5~10倍,是微型流化床具有更大体积传质系数的主要影响因素。     

新型气液逆流撞击洗涤喷嘴的优化

针对一种新型气液逆流撞击式洗涤喷嘴,通过冷模实验,采用溶氧法考察了不同结构喷嘴的气液两相传质性能。结合解析率及流型变化,考察了喷嘴出口直径、切向进液口倾角、旋流室收敛段锥角、切向进液口直径、喷口长度5个参数对传质的影响,确定了优选喷嘴的结构尺寸,分析了该优选喷嘴在不同操作条件下(气速、表观液气比和轴切比)的传质效果。结果表明,优选喷嘴在轴切比为0.4~0.6且气速较高时传质效果较好。     

气液固微型流化床的气液传质系数

气液固微型流化床兼具微流控系统和宏观流化床的优点,具有潜在的工业应用价值,但是,其应用基础研究十分缺乏。采用床径为1.6、2.0、2.4 mm的微型流化床,平均粒径为160、190、220 μm的玻璃珠,以NaOH水溶液吸收CO₂气体为气液传质研究物系,在三相流动研究的基础上,考察了表观气速、表观液速、床径、粒径等对三相微型流化床气液体积传质系数的影响。结果表明：给定其他条件,增加表观气速和表观液速,均使气液体积传质系数增大;表观气速主要改变气含率和气液相界面积,而表观液速主要改变液相传质系数;床径减小,气液相界面积和气液体积传质系数都有所增加;在气液两相微型鼓泡塔中加入固体颗粒,形成三相分散鼓泡流型,当其固含率在0.15~0.30范围内,可显著增强气液传质,其气液体积传质系数是气液微鼓泡塔的1.1~1.5倍;与宏观流化床相比,相同条件下微型床的相界面积为它的5~10倍,是微型流化床具有更大体积传质系数的主要影响因素。     

上流式反应器气液相间传质特性的实验研究

上流式反应器设置在固定床渣油加氢反应器前有利于提高渣油原料适用性,延长装置运行时间。实验研究了上流式反应器气液相间传质,采用五齿柱形氧化铝催化剂模拟工业催化剂颗粒,水溶液模拟渣油,空气模拟氢气,采用无氧水物理吸收和亚硫酸钠化学吸收的方法,测定了在高气液比的条件下上流式反应器床层气液相间传质特性实验。考察了表观气速、表观液速、填料粒径、内构件、催化剂级配和床层高径比对液相体积传质系数和气液相界比表面积的影响规律。实验数据表明,液相体积传质系数随着气、液速的增大而增大;随填料颗粒增大而减小;在床层内安装合适的内构件或增大反应器高径比,能够促进气液相间传质。基于实验数据拟合了适合上流式反应器液相体积传质系数和气液相界比表面积的经验关联式,拟合误差最大分别为12%和24%;表明所建气液相间传质的经验关联式能更好地预测上流式反应器中的气液相间传质特性。     

界面湍动对气液传质的影响

气液传质过程中经常伴有界面湍动。界面湍动由传质的不均匀性引起,反过来又极大地促进传质。介绍了界面湍动的产生机理和形成条件,对4种不同Ra和Ma准数的情况分别进行了分析。讨论了界面湍动强度对气液传质系数的影响关系。传质系数与Man成正比,其中n随着Marangoni对流胞类型的不同而在1/3和1之间变化。在气液系统中,液相与气相阻力比越大,由界面湍动引起的传质的增强效应越显著。     

蒸馏塔内汽-液-液三相的流动及传质

详细的分析了国内外有关蒸馏塔内出现的汽-液-液三相的传质现象,并通过现有的研究成果,一方面总结出了影响塔板效率的多种因素,如流动工况、汽速、油水比、界面张力、表面张力和界面湍动等因素,并着重的阐述了第二液相的存在对塔板效率的影响;另一方面,总结出了汽-液-液三相存在的两种传质途径以及几种合理有效的传质机理;同时总结了蒸馏塔内汽-液-液三相传质的发展现状及前景。     

Influence of the Marangoni Effect on the Efficiency of Plate Columns for Binary Distillation

The main feature of a distillation process is its efficiency. The gas‐liquid bubbling layer formed on the trays and the ongoing mass‐exchange process during distillation is influenced by the change of the surface tension gradient during this mass‐exchange procedure. Binary mixtures with respect to the change of the surface tension effect can be divided into positive, negative, and neutral ones. In order to assess the effect of surface tension on mass transfer, the stabilization index quantity is applied, representing the product of the liquid phase process momentum and the surface tension gradient in the mixture of the liquid phase. One possibility to express the Marangoni efficiency enhancement ratio by experimental distillation data obtained under identical hydrodynamic conditions in two binary systems, i.e., a positive (methanol‐water) and a neutral one (methanol‐ethanol), is presented.     

Efficiency of dualflow trays in distillation

The mass transfer efficiencies of dualflow trays with open hole areas of 20, 28 and 37% were experimentally investigated under total reflux conditions in a 300-mm diameter distillation column using methanol-water and methanol-isopropanol systems. The results indicate that the efficiency of a dualflow tray is a strong function of the open hole area, the vapor/liquid load, and liquid properties such as surface tension and density. A fundamental model was developed to predict tray efficiency. The prediction was found to agree with the measured data to within 15.3%.     

Effects of water on steam rectification in a packed column

The effects of water on steam rectification, i.e., multi-stage saturated steam distillation, were investigated in a packed column. N-octane-p-xylene and 1,3,5-trimethylbenzene-1,2,4-trimethylbenzene were used as test systems. Both binary systems are nearly ideal systems and insoluble in water, thus the effects of water in steam rectification can be clearly and definitely revealed. Such unpolar organic liquid is named as “oil”. The water/oil at column top can be separated and refluxed at different ratio. Compared with conventional rectification, there are some peculiar phenomena in steam rectification. Water greatly enhances the flooding vapor velocity of the rectification, in addition, water plays a predominant role in pressure drop of the packed bed near flooding point. It is clear that liquid water in the packed bed can promote mass transfer of steam rectification, especially for materials with higher viscosity. In a word, steam rectification can be operated at low temperature with good mass transfer.     

表面张力对传质过程的影响

表面张力对传质过程的影响主要是影响传质界面积,当物系为正物系时,对板式塔有较小较稳定的汽泡,对填料塔和湿壁塔,有较稳定的液膜,结果使二者均有较大的传质界面积,传质效果较好;负物系的情况相反。当液体混合物的平均表面张力较小时,也有利于形成较小较稳定的汽泡,从而有利于传质。表面张力对传质过程的影响机理相当复杂,这方面的研究工作有待深入开展。     

流化催化精馏过程汽液传质系数的测定

提出了在三相流态化板式塔中进行催化精馏的设想，将球形强酸性离子交换树脂催化剂置于单板装置的筛板上，进行了甲缩醛合成流化催化精馏试验，测定了汽液传质系数，考察了催化剂浓度、操作汽、液速度对传质系数的影响     

Effects of Thermal Feed Quality on the Performance of a Divided Wall Distillation Column

The present work deals with the effect of thermal feed quality on the performance of a divided wall distillation column (DWC). The thermal condition of the feed alters the pressure profile across the two sides of the dividing wall, thereby affecting not only the mass transfer characteristics but also the hydrodynamics of a DWC. It was observed that the natural (feasible) vapor split ratio does not depend on the liquid split ratio and the reflux flow rate when the feed is saturated liquid or sub-cooled liquid (q ≥ 1). However, for q < 1, that is, for two phase (vapor-liquid), saturated vapor, or superheated vapor feed, the liquid split ratio and the reflux flow rate have profound effect on the feasible vapor split ratio, and the pressure profiles are altered significantly. For the stable operation of a DWC, the feed should be either saturated liquid or sub-cooled liquid or the feed quality may be manipulated to adjust the vapor split ratio.     

筛型塔板在喷射及混合状态操作下三相传质性能

以空气-水-油(煤油及白油)为介质在600mm×150mm矩形冷模塔内测试了筛型塔板气液液三相传质性能。研究喷射及混合状态下,气速、液流强度、油水比等操作条件和塔板结构参数(孔径、开孔率)对塔板效率的影响。气膜和液膜控制的2种物系的实验表明,三相传质的板效率在喷射状态下明显高于混合状态。对测试数据进行关联,获得适用于喷射及混合状态下三相传质板效率的估算式。