现代填料塔技术（四）填料塔的流体力学和传质（下）

从工程应用角度介绍填料塔传质发展概况２，重点归纳填料怪的有效面积和传质单元高度或传质系数研究的重要结论，并作扼要的分析和讨论；提出填料塔设计中确定安全系数所应的一些问题。     

传质单元与理论塔板之间的关系

本文对填料塔的二种计算方法(传质单元法和理论板数法)关联起来,建立定量关系。该推导对于填料塔的分析和设计;两类塔的比较;实际应用中选择合适的塔型等工作均有好处。从而,设计者无需重复整个计算过程,而只需根据板式塔的设计或经验数据来设计一个同种用途的填料塔,反之亦然。     

吸收塔填填层高度的简捷计算法

化工生产过程中填料吸收塔的使用相当广泛。如何求算填料层高度是一个重要的问题。根据对填料塔的物料衡算和传质方程联解,可得填料层高度的计算式: h=H_((?)(?))×N_(o(?)) (1) 或h=H_(o)×N_(o) (1’) 式中H_(oG)、H_L分别是气相总传质单元高度、液相总传质单元高度;N_(oG)、N分别为气相总传质单元数、液相总传质单     

精密精馏填料塔的稳态特性

本文第一部分探讨精密精馏填料塔的最佳回流比。文中提出一个关联式来估算在一定回流比下的传质单元数,并由此导出最佳回流比图。精密精馏最佳回流比的最大值约为1.4R_m。 本文第二部分探讨最佳的塔径与填料尺寸比。实验是在内径分别为20、28、32、44mm,填料层高从1020到1475mm四个填料塔中用2.5×2.5mm三角螺旋填料以正庚烷-甲基环己烷系统进行。根据实验求得的全塔浓度分布曲线,在除去塔顶及塔底两端的端效应后,得出填料层的真实分离效率（即传质单元高度或每米填料高的传质单元数）。以真实分离效率与塔径及填料尺寸比作图,所有恒气速下的曲线都呈现出最佳点,并且其比值几乎相同。对于这种填料,最佳塔径与填料尺寸比约为13—14,此值与普通填料或工业填料大致相似。     

填料塔直径的计算

填料塔被广泛地应用于气-液操作,例如吸收和蒸馏。传质情况或气-液平衡关系决定塔高,而流体力学条件决定塔径。本文提出一种快速估算塔径的方法.这种方法只需要流体的质量流量、物性和填料特性数据。液泛速度是基础下面用SI单位制表示的经验关联式给出在知道填充因数(F)后液泛状况下的气体表观     

鼓泡塔内热质同时传递过程研究

在鼓泡塔内的热模实验表明,塔内存在一个适宜的液汽比。比较鼓泡塔和填料塔得出,完成相近的传热和传质负荷,鼓泡塔传热传质效率不及填料塔、鼓泡塔的蒸汽利用程度比填料塔高;鼓泡塔的操作弹性、设备堵塞等问题优于填料塔。故鼓泡塔亦是较理想的热水塔塔型,可用于水煤浆气化系统。     

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。     

填料塔径的快速计算法

填料塔广泛应用于气液操作,如吸收和蒸馏。质量传递状况或汽液平衡决定了塔高,而流体动力状态决定了塔径。本文提供一个快速计算填料塔径的方法。仅需要质量流率、物理特性和填料特性数据。     

图解修正积分法计算吸收传质单元数

<正> Y_1及Y_1—分别为进塔及出塔气体中溶质组分的摩尔比[kmol(组分)/kmol(惰气)]。 X_2及X_1—分别为进塔及出塔液体中溶质组分的摩尔比[kmol(组分)/Rmol(溶剂)]。 Y-Y~*—气相吸收推动力[kmol(组分)/kmol(惰气)]。 X~*-X—液相吸收推动力[kmol(组分)/Kmol(溶剂)]。 H_(oG)及H_(oL)—气相及液相总传质单元高度[m]。 N_(oG)及N_(oL)—气相及液相总传质单元数,无因次。 从填料层高度的计算式可以看出,有了吸收总系数及传质单元高度的数据,计算填料层高度的关键在于算出传质单元数,而传     

液相总传质单元数NOL算式的探讨

在填料塔计算中，填料层高度常由总传质单元数与总传质单元高度的乘积计算出，这就是通常简称的传质单元法。对于低浓气体的吸收，当平衡线为通过座标原点的直线时，其气相总传质单元数Nre的计算式：在半对数座标上，以S为参变数，将NOG对一标绘，可得一组曲线，称之为Colburn传质单元数算图（图1），应用此图计算NOG很方便。这在化工原理教材及有关传质的书中都有详细的论述．当吸收过程为液膜控制时，也常用液根总传质单元数NOL来计算填料层高度。然而，在NOL算式这个问题上，书上很少提及，有的仅仅点了一下，说它与推导NOG的算…     

新型均流填料塔的传质性能研究

提出了一种新型均流填料塔设备,在Φ600 mm的圆形冷模实验塔中,以空气-水-CO2为工质进行了CO2解吸试验,利用滴定法测定了多种气液负荷下新型均流填料塔的传质性能,并在相同工况下与鲍尔环填料塔进行了对比研究。试验结果表明:在试验喷淋密度下,新型均流填料塔与鲍尔环填料塔相比,液相传质单元高度降低了19%以上;随着喷淋密度的降低,液相传质单元高度降低更加显著。在正常操作范围内,新型均流填料塔的传质效率远高于鲍尔环填料塔,是一种传质性能优良的新型填料塔设备。     

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。     

填料塔液体分布器的研究进展

填料塔作为化工单元操作过程中重要的汽液传质设备,因具有传质效率高、整塔压降低、能耗低等优点,已经成为精馏操作中的关键设备。液体分布器是填料塔中重要的塔内件,其结构形式直接关系到液相物料在塔内的分布情况,从而影响填料塔的分离效果。本文系统介绍了液体分布器的发展现状,从自然流分布、径向分布系数等方面详细总结了分布质量对填料塔分离效率的影响;深入分析了国内外关于各种结构类型的液体分布器的理论研究以及设计优化过程;并总结了不同液体分布器分布质量评价方法的适用场景。文章最后对液体分布器的发展进行了展望,为液体分布器的设计与优化提供了思路。     

提高塔填料效率研究

填料是填料塔的核心构件 ,填料的传质效率直接关系到填料塔的操作性能。提高填料的传质效率 ,可以考虑加大填料的比表面积 ,提高表面利用率 ,提高扩散系数或减小滞流膜层厚度等。通过改变填料的结构可以提高填料的传质效率。在开发新型填料时 ,对填料塔的各种操作性能必须综合考虑     

Origin软件在吸收塔理论板层数求解中的应用

吸收塔填料高度是吸收设计的重要基本数据,常通过传质单元数法(NTU)或等板高度法(HETP)计算获得。在等板高度法中,获得了理论板层数就可以计算出填料高度。本文介绍了在逆流吸收操作条件下,采用Origin9.0软件梯级图解求填料吸收塔理论板层数的方法,与解析法相比,Origin9.0软件梯级图解法应用范围较广、操作简单、结果直观,可迅速得到结果。     

填料塔设计的电子计算机计算

为了提高塔类设计工作的质量和效率,解除设计人员的繁冗手算工作并便于寻找最佳的设计方案,现将《气液传质设备设计》一书中的主要计算过程,用ALGOL-60自动化语言编成电子计算机通用标准程序。本文是其中的第一部分,是参照原书的第一章编成的。 整个填料塔的计算分为两个程序:一是塔径计算程序,二是塔高计算程序。在塔径计算程序中考虑了塔的最经济直径,以获得最低的生产成本,还考虑了填料直径的合理选取,以     

表面张力梯度对填充蒸馏塔性能的影响

通过实验研究和比较了表面张力梯度对三种类型的塔填料传质性能的影响.结果表明,表面张力梯度对不同类型的塔填料传质性能都有显著的影响,但影响的程度是不同的.从理论上对填料表面的润湿性受表面张力梯度的影响进行了探讨,导出了一个反映这种影响的新Marangoni准数,St=(ρμM~3/gd_p~5L~5)~(0.2),并确定出St与润湿面积之间的关系.     

分离甲苯-四氯化钛所用精馏塔设计的选择

在设计分离甲苯-四氯化钛的精馏化工单元中,依据设计任务,通过使用图解法计算理论板软件,计算精馏所用的理论板数;运用KG-TOWER浮阀塔校核软件,对现用浮阀塔进行塔负荷等参数的校核;采用等板数较大的高效规整填料与精馏塔水力学计算软件,来计算填料塔的塔径;通过对浮阀塔和填料塔的计算数据进行评价,得出结论认为选用填料塔设计优于浮阀塔设计.     

多级超重力精馏过程的传质性能

超重力精馏设备因具有体积小、能耗低且传质效率高的优势已引起人们广泛关注。文中以不锈钢波纹丝网为填料,以甲醇/水溶液为物系,在超重力因子β为21—131、回流比R为1.5—4.0、原料流量q为1.24—2.50kmol/h、原料摩尔分数xf为0.09—0.32、常压操作和室温进料条件下,考察多级超重力精馏过程的传质性能研究,并与其他超重力精馏填料的传质性能进行比较。研究表明:装有不锈钢波纹丝网填料的多级超重机在精馏实验过程中运行平稳;实验最佳操作条件为q=1.248 3 kmol/h,R=4,β=83.609 4,xf=0.090 3,精馏段、提馏段和整个系统的理论塔板数NTP分别为5.1,5.5和10.6;设备的理论塔板高度为37.6—58.4mm;塔顶、塔底分离效果可达97.6%以上和1%以下(质量分数),其传质效率优于常规塔设备及实验室设备。     

烟气脱硫Bunsen反应器设计

Bunsen反应器是一种有效的二氧化硫脱除的先进设备。本文针对实验室小试中Bunsen反应器的设计工作提出了反应器适用类型及其主要工作参数,讨论了填料塔塔径、传质单元数、传质系数等操作参数的计算方法,依据实际运行试验获得的烟气脱硫率结果计算了设计偏差值,为采用填料塔类Bunsen反应器实现烟气脱硫提供了理论依据。