填料吸收塔操作性能的综合研究

合理的操作是优化设计的保证,本文从这一角度对填料吸收塔作了一些探讨。分别采用空气-水系统和空气-氨-水系统对16mm×16mm×2mm瓷拉西环填料塔的流体力学性能和传质性能进行了综合实验研究。研究结果表明:若填料层内存有污垢,相同气速下的压降增加40％～260％;接近泛点气速下进行传质操作效率最佳;泛点气速的实测值与计算值相比偏差在5％以内。此外,本文还提出合理确定传质操作过程稳定时间的方法。     

塑料星形填料流体力学与传质性能研究

在内径为100mm的填料塔内,以空气-水为物系,对新开发的塑料星形填料的流体力学和传质性能进行了测定.通过对实验数据的回归分析,推出了其填料层压降、液泛气速和液相总体积传质系数的关联式.     

几种开孔填料的性能研究(四)——传质系数关联式

将几种开孔填料的气侧传质系数实测数据对恩田模型中的k_G关联式进行比较,表明恩田模型用于计算开孔填料的k_G时,其结果偏低,结合已有的k_L的校正法,提出一套利用恩田模型计算开孔填料传质系数的方法。还提出一种校正方法,将按一般关联式算出的传质系数校正至能用于50％液泛气速以上。     

国产脉冲填料性能研究

在直径为262 mm有机玻璃塔内,用空气一水体系对国产50 mm陶瓷脉冲填料进行了流体力学性能的测试,得出了干、湿填料压降,载、泛点气速关联式。以Na_2SO_3溶液在钻离子催化下用空气氧化法测定了液相传质系数和有效表面,并对有效表面、载点气速提出了新的关联式。试验结果表明,国产脉冲填料与西德产脉冲填料一样,具有良好的流体力学性能和传质性能。     

泡沫碳化硅波纹规整填料的流体力学及传质性能

将碳化硅陶瓷材料用于精馏过程,将该材料与波纹板类填料形状相结合开发出泡沫碳化硅波纹规整填料和光滑碳化硅波纹规整填料.对2种填料进行了流体力学性能与传质性能的测试,研究了泡沫结构对规整填料性能的影响.在直径100mm的有机玻璃塔中使用空气-水体系对填料进行干填料压降、湿填料压降、泛点气速、持液量等流体力学性能测试；在直径100mm的常压玻璃塔中,使用环己烷-正庚烷标准物系进行全回流操作,对填料进行传质性能测试.实验结果表明,在填料外形相同的情况下,与光滑填料相比,泡沫填料的干、湿填料压降较高,泛点气速相当,持液量增大,传质效率显著提高.     

填充密度对新型中空纤维膜接触器分离性能和传质的影响

采用聚丙烯中空纤维膜接触器作为新型精馏结构填料对甲醇水溶液体系进行了精馏分离过程的实验研究,探讨了填充密度对中空纤维膜接触器分离性能和过程传质的影响.结果表明,填充密度为4.7%时,接触器塔顶甲醇浓度比填充密度为9.5%时的高,且两种填充密度的膜接触器组件均可在远离常规填料液泛线以上的气速范围操作.随着气速逐步增大,传质单元高度变大,壳程气相传质系数随之变大,填充密度高的组件的气相传质系数较小.     

低表面张力物系在规整填料塔中的传质性能

为了研究低表面张力物系在高比表面积的规整填料塔中的流体力学性能和传质性能,选用正庚烷-甲基环己烷物系,在内径400mm的不锈钢精馏塔中对Mellapak 500Y和750Y型规整填料进行全回流精馏实验。通过测定气相负荷从小到大直至液泛的过程,得到了不同操作条件下的压降、泛点气速、传质效率的数据,给定了操作的极限。结果表明:750Y填料的传质效率优于500Y填料,但稳定性比500Y填料差,处理量比500Y填料小。且实验中气相负荷递增变化时的传质效率略低于气相负荷递减变化时的传质效率。同时,为了考察传质效率随塔高的变化,填料塔在不同高度处设置了4个取样口,测定了不同取样口中样品的组成。通过分析传质效率随塔高的变化,阐述了不同负荷范围内气相总体积传质系数沿塔高的变化规律。     

3D打印新型规整填料的实验性能研究

为了开发高效的新型规整填料,文中设计一种全新结构的规整填料(DP-1填料),利用3D打印技术制作,并用空气-水、环己烷-正庚烷物系分别进行了流体力学实验和传质实验。实验结果表明:DP-1填料的压降和持液量都随气相F因子的增大而增大,泛点气速随喷淋密度的增加而减小,每m理论板数可达8块。根据实验现象及结果可知,与传统规整填料相比,DP-1填料的操作弹性小,传质性能较为优良,其中主通道的颈缩区域尺寸、径向开孔尺寸以及通道壁厚尺寸为影响DP-1填料性能的主要结构因素。研究结果表明3D打印技术为新型规整填料的研究和工业化开辟了新的思路。     

填料特性对鼓泡填料萃取塔性能影响

填料的结构与表面性能对鼓泡填料萃取塔性能有直接影响。利用空气 煤油 (苯甲酸 ) 水体系 ,测定了未装填料和分别装填板波填料、丝网填料、压延孔环填料的鼓泡萃取塔水力学性能和传质性能。实验表明 ,对未装填料和装有填料的萃取塔 ,气相搅拌都可以显著提高液液两相的接触与传质性能 ;液泛速度随表观气速的增大而下降 ;流道设计合理的规整填料传质性能明显高于散装填料 ;表面光滑的填料分散相滞存率低 ,因而液泛速度较高 ;填料的作用有利于降低轴向返混 ,明显提高萃取塔传质性能。     

碳化硅规整填料的性能实验研究

为了研究新型多孔碳化硅规整填料的分离性能,文中对碳化硅规整填料进行了流体力学实验和传质实验。为了进一步提高碳化硅规整填料的传质性能,实验用硅酸钠溶液对碳化硅规整填料进行了表面改性处理,提高了填料表面的润湿性。实验结果表明:碳化硅规整填料具有较低的压降,较小的持液量,其理论板数可达到5块板以上,说明碳化硅规整填料是一种新型高效规整填料。同时获得了该填料的填料压降、泛点气速、持液量等流体力学性能数据,及填料层压降和液泛气速的关联式。     

超声内环流气升式反应器传质性能的研究

研究了超声内环流气升式反应器中空气-水-离子交换树脂体系的气液传质与液固传质性能.分别采用电极动态法和离子交换树脂法实验测定了气液传质和液固传质系数.重点考察了表观气速、超声电功率对于气液传质系数以及液固传质系数的影响.实验表明,内环流气升式反应器中表观气速对于气液传质性能影响较大,而超声作用对气液传质影响不大.该反应器中液固传质系数随表观气速的增加而增大;无超声作用情况下,当表观气速达到一定程度时,液固传质系数保持一恒定值.超声作用时,气速增加到4 cm·s-1左右,传质系数达到最大值,随后液固传质系数随着表观气速的增加而逐渐减小,传质系数仍然大于无超声作用时的值.超声对液固传质有较强的促进作用,电功率在150 W左右时,超声对液固传质的促进作用最佳,是不加超声作用时传质系数的两倍左右;但随着电功率的进一步增大,液固传质系数呈现下降趋势.     

聚丙烯锥鞍形填料的液泛、压降及传质特性

在直径为800mm的塔中用空气-水对50mm、76mm两种新型的锥鞍填料作液泛、压降试验。提出了计算乱堆填料液泛气速的通用关联式: 对锥鞍填料,液泛填料因子为 φ_f=990/d_p~(0.45) 两种填料的压降填料因子分别为104m~(-1)与68m~(-1). 用富氧水的解吸测定了锥鞍填料的传质单元高度。每个传质单元高度的压降随流体流率增大而增高,但与填料大小无关。提出(Ho_L/u)与每立方米填料价格的乘积作为选用填料尺寸的依据。     

泡沫铝规整填料的实验研究

为了考察新型多孔金属填料的性能,对泡沫铝填料进行流体力学和传质实验研究,获得了该填料的填料压降、泛点气速、持液量等流体力学性能数据及填料层压降和液泛气速的关联式,传质实验结果显示:泡沫铝规整填料的理论板数可以达到10块以上,说明泡沫铝填料是一种新型高效规整填料。     

QH-1型扁环填料用于高液气比操作时的性能研究

在内径186mm有机玻璃塔中 ,对16和2 5QH 1型扁环填料的流体力学和传质性能进行了研究 ,得出了计算其压降、液泛气速、泛点填料因子、湿填料因子和液相总传质单元高度的关联式。并与16鲍尔环填料进行比较 ,结果表明 ,QH 1具有优良的流体力学和传质特性。     

气体搅动的筛板萃取塔性能实验研究

在筛板萃取塔中引入气体搅动,既能明显提高装置的传质效率,又能大幅提高装置处理能力。筛板塔的通量随气速的变化规律与填料塔有显著区别,其性能研究有重要意义。利用煤油(苯甲酸)-水-空气体系,考察了气体搅动和筛孔直径对萃取塔流体力学和传质性能的影响。结果表明,随着表观气速的增加,气含率、分散相含率、液泛速率和传质效率均明显增加。但过高的气速也会导致分散相的过于分散和乳化,传质性能下降,直至液泛。不同直径的筛孔相比,较小的筛孔使分散相停留时间延长,分散相含率和传质效率提高,但液泛速率和处理能力降低。     

几种新型填料流体力学性能的关联

对1980年为止所发表的国产填抖流体力学性能数据进行综合与整理,试图建立一些便于设计中应用的关系。发展出填料通量因数的概念,作为表征填料的气体通过能力的指标。建立了经验公式以估计各种类型与尺寸填料的填料因子。以供在通用关联图上计算液泛气速、载液气速与压力降之用。在采用新型填料进行设计而数据不足的情况下,所提出的经验公式可供估计填料因子之用。     

层数和表面开孔对金属丝网填料性能的影响

为了考察丝网层数和表面开孔对金属丝网填料性能的影响,测定了单层开孔金属丝网填料(BXH型)和双层无孔金属丝网填料(DMⅠ型)的压降、泛点气速和传质效率,并将实验结果与单层无孔金属丝网填料(BX型)进行了对比。实验结果表明,与BX型单层无孔丝网填料相比,DMⅠ型双层丝网填料的压降增大,泛点气速降低,传质效率提高;BXH型开孔丝网填料的压降降低,泛点气速增大,传质效率降低。丝网层数增加,可以提高填料的传质效率,但是填料的通量下降;填料表面开孔,可以提高填料的通量,但传质效率降低。     

泡沫铁铬镍规整填料的性能实验研究

为了考察泡沫铁铬镍规整填料的性能,对电沉积法制备的泡沫铁铬镍规整填料进行了流体力学和传质性能实验。结果表明:泡沫铁铬镍规整填料的压降随F因子和喷淋密度的增大而增大,液泛点的Ff因子达到2 m/(s·kg~(0.5)·m~(1.5))以上,且每米填料的理论板数达到3块板以上。相比铸造法制备的泡沫铝和泡沫碳化硅规整填料,泡沫铁铬镍规整填料的压降低、持液量小、操作弹性大,其传质性能与传统规整填料M250Y和BX500相当。在实验基础上,拟合了泡沫铁铬镍规整填料的压降关联式和液泛气速关联式,为今后的工业化设计提供指导。     

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.     

填料塔液泛的声发射测量

利用声发射技术采集填料塔在不同操作状态下壁面处的声发射信号,结合标准差分析、频谱分析和小波分析研究填料塔在不同操作状态时的声发射信号特征,提出填料塔液泛气速的声发射测量判据。以空气-水体系为例考察不同液体流量下的液泛气速,发现声发射信号标准差对液泛气速的预测值与压降法的预测值接近。比较不同操作条件下的声发射信号的功率谱,发现填料塔发生液泛时功率密度最大的峰从50 kHz 和60 kHz 转移到在25 kHz附近;进一步将声发射信号在0~300 kHz 频率范围内做7 尺度小波分解,当气速到达液泛气速时特征信号频段G₁(d₄、d₅)的声发射信号能量分率迅速增大。G₁尺度声发射信号能量分率对液泛气速的预测值与压降法的预测值接近。声发射技术作为一种非侵入式的检测手段,能够实现液泛的实时监控,具有良好的应用前景。