双溢流立体传质塔板上液相流场CFD研究

采用计算流体力学方法对直径为2 600 mm的工业规模双溢流立体传质塔板板上气液二相流动进行了模拟研究。计算了不同工况下收缩流和扩张流2种流型的液相流场分布,得到了双溢流塔板收缩流和扩张流2种流型的板上气液二相流场分布规律。通过将清液层高度的CFD结果和经验公式的计算结果进行对比,验证了所建模型的正确性。模拟计算结果表明:边降液管收缩流板面液相流动较均匀,近似于均匀的收缩流,不存在回流区;中降液管扩张流板面液相流动不均匀,靠近塔板中心流速较快,塔板弓形区存在着回流现象;板孔处的帽罩区液层较其他地方小,液相体积分数较其他地方低,扩张流受气相的影响较收缩流大。     

塔板上流型变化对板效率影响的计算传质学

利用能够描述塔板上气液两相错流过程的流体力学模型,建立了同时模拟气液两相流动与传质过程的数学模型;通过对气液两相传质方程和流体力学模型方程的联立求解,计算得到了塔板上液相速度分布和气液两相浓度分布的数值解,考察了气相完全混合和气相部分混合两种条件下塔板上的气液两相浓度分布,同时考察了气相完全混合时流型变化对塔板效率的影响.     

旋流塔板平叶片型溢流锥的设计计算

提出了一种更为简单的旋流塔板平叶片型溢流锥形式,从结构参数、叶片投影、支撑环板、开孔率、叶片放样等方面推导出系列计算公式。     

旋流塔板传质模型研究

根据旋流塔板上的气液运动规律，建立气相二维定数混合池传质模型，并用ＣＯ_２－ａｉｒ／Ｈ_２Ｏ物系的传质试验结果进行验证，结果表明，模型计算值和实验值相当吻合。     

六溢流塔板气液流场模拟

利用CFX软件模拟了直径为9 200 mm的塔内六溢流塔板上的气液分布状态,对模拟结果中塔内容易出现的气液分布不均的问题,从设计角度提出合理有效的优化设计建议。模拟结果显示,计算流体力学(CFD)模拟在大型塔的设计中是一种省时、有效的辅助设计手段。     

立体传质塔板相对液体提升量的计算

液体提升量是影响立体传质塔板(CTST)气液传质的条件有关.今分析了气液两相在帽罩内部的流动特点和能量分布状况,以立体传质塔板帽罩单元为研究系统,分析了气液两相带入和带出系统的能量以及通过帽罩时的能量损失,同时考虑帽罩结构和气液物性的影响,建立了立体传质塔板相对液体提升量数学模型.由于影响流动过程能量损失的因素比较复杂,将其表达为阻力系数的形式,并作为模型的参数.在直径600 mm的实验塔中对液体提升量进行了实验研究,确定了模型参数,并对模型进行了检验.结果表明,所建模型能够较好地反映立体传质塔板上液体的相对提升量.     

复合塔板传质性能研究

在内径为 76mm的玻璃塔内 ,以乙醇 -水为试验物系 ,研究了复合塔板的传质性能。研究表明传质主要在塔板上的泡沫区及填料段的液膜区内进行 ,而淋降区的贡献甚小 ,并研究了影响复合塔板传质性能的诸因素 :塔板开孔率、孔径、填料类型及填料高度等 ,结果对复合塔板的设计具有一定的指导作用。     

导向固定阀型塔板上气液传质性能的研究

在化工生产中,精馏过程是决定生产效率,能源消耗,产品质量的重要环节,而塔嚣尤其是塔板性能的优劣,直接影响着精馏过程.本文主要介绍了一种新型塔板--导向固定阀型塔板,并将其安装在φ600mm有机玻璃塔内,通过测量进出塔板的溶氧水中氧气浓度,计算出单板效率,并与北京化工大学开发的高效导向筛板的单板效率进行了比较,对工业应用具有指导意义.     

非均匀开孔率穿流塔板传质过程的研究

用有机玻璃塔研究了非均匀穿流塔板的结构与性能，分析了氧解吸的传质效率。实验结果表明，非均匀开孔率的穿流塔板比均匀开孔率的穿流塔板效率高５％～１０％，操作弹性大３０％。     

喷射塔板研究现状及发展趋势

研究了固定舌形塔板、V-Grid塔板、网孔塔板、浮动舌形塔板四种型号的老式优秀喷射塔板,特别针对近期研发的新型号喷射塔板,着重对梯矩形立体连续传质塔板、喷射式并流填料塔板、百叶窗式喷射塔板、V-V浮阀塔板、Triton塔板五种新型优秀喷射塔板的特性及优缺点做了分析研究。并根据本人的研究论述了喷射塔板可能的发展趋势。     

萃取精馏的计算传质学模拟与实验验证

提出了萃取精馏过程模拟的计算传质学方法,并针对以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂分离苯和噻吩的萃取精馏过程进行了模拟计算。在散堆填料实验塔内进行了相同的萃取精馏实验,得到了萃取精馏塔内浓度分布。将模拟计算结果与实验结果进行比较表明,提出的计算传质学方法能够有效预测萃取精馏塔内浓度和速度分布,为萃取精馏过程设计提供依据。     

计算传质法预测精馏塔效率(英文)

A computational mass transfer model is proposed for predicting the concentration profile and Murphree efficiency of sieve tray distillation column. The proposed model is based on using modified two equations formulation for closing the differential turbulent mass transfer equation with improvement by considering the vapor injected from the sieve hole to be three dimensional. The predicted concentration distributions by using proposed model were checked by experimental work conducted on a sieve tray simulator of 1.2 meters in diameter for de-sorbing the dissolved oxygen in the feed water by blowing air. The model predictions were confirmed by the ex-perimental measurement. The validation of the proposed model was further tested by comparing the simulated re-sult with the performance of an industrial scale sieve tray distillation column reported by Kunesh et al. for the strip-ping of toluene from its water solution. The predicted outlet concentration of each tray and the Murphree tray effi-ciencies under different operating conditions were in agreement with the published data. The simulated turbulent mass transfer diffusivity on each tray was within the range of the experimental result in the same sieve column re-ported by Cai et al. In addition, the prediction of the influence of sieve tray structure on the tray efficiency by using the proposed model was demonstrated.     

Overall efficiency evaluation of commercial distillation columns with valve and dualflow trays

The main objective of this work is to establish appropriated ways for estimating the overall efficiencies of industrial distillation columns with valve trays with downcomer and dualflow trays. The knowledge of efficiencies has fundamental importance in the design and performance evaluation of distillation columns. Searching in the literature, a tree of alternatives was identified to compose the tray efficiency model, depending on the mass transfer models, the liquid distribution and vapor flow models on the tray, the liquid entrainment model, the multicomponent mixture equilibrium model, the physical properties models, the height of froth on the tray model and the efficiency definition. In this work, different methods to predict the overall efficiency of distillation columns with valve and dualflow trays were composed and compared with data from three commercial distillation columns under different operating conditions. The models were inserted in the Aspen Plus 12.1 simulator, in Fortran language, together with tray geometrical data, fluid properties and operating data of the distillation columns. For each column, the best thermodynamic package was chosen by checking the temperature profile and overhead and bottom compositions obtained via simulation against the corresponding actual data of industrial columns. A modification in the fraction of holes evaluation that is jetting parameter of the Garcia's hydraulic model of dispersion above the tray was proposed. This modification produced better results than the original model to predict the fraction of holes that are jetting and in the efficiency of dualflow trays and similar results to Garcia model in the efficiency evaluation of valve trays. © 2010 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2010     

新型固定阀塔板的流体力学和传质性能研究

提供了一种阀盖两侧具有向下弯曲折边的新型固定阀。在内径为500mm的有机玻璃塔内,以空气水为物系,研究了其流体力学性能;在内径为300mm的不锈钢塔内,以乙醇水为物系,常压全回流情况下,研究了其传质性能。研究结果表明:新型固定阀塔板的板压降略高于筛孔塔板,比F1 浮阀塔板小得多,雾沫夹带量小,雾沫夹带液泛点阀(筛)孔动能因子均比筛孔塔板、F1 浮阀塔板大,漏液量较小,漏液点阀(筛)孔动能因子比筛孔塔板低,比F1 浮阀塔板高,传质效率与F1 浮阀塔板相当。     

三种固阀塔板的性能比较

为了研究固阀的尺寸大小对塔板性能的影响,采用空气-水系统,在直径1200mm不锈钢塔内,对3种结构相似、尺寸不同的固阀塔板,在不同堰高、不同溢流强度的条件下进行了流体力学与传质性能测试,测定了塔板压降、漏液、雾沫夹带与传质效率。实验结果表明:随着固阀尺寸的减小,雾沫夹带降低,传质效率增高;随着阀缝面积与阀孔面积比例的减小,干板压降与湿板压降增加,漏液减少;尺寸越小的固阀,综合性能越加优异。     

Set Trimming approach for the globally optimal design of sieve trays in separation columns

In this article, we use Set Trimming to obtain the globally optimal design of distillation column trays, that is, the column diameter and the geometrical design of the trays (weir, downcomer, etc.) that minimize mass or cost. We assume that the operating conditions (vapor and liquid flow rates, compositions, temperatures) are given. The design task is, to this day, presented in textbooks as a trial and verification procedure. We show that Set Trimming guarantees global optimality and is amenable to exploring alternative global optima. Compared with the employment of a mixed-integer nonlinear programming (MINLP) approach using commercial global optimizers, we show that Set Trimming is a more robust option with competitive computational times for individual design problems. It also exhibits a significant reduction in computational effort when alternative optimal solutions are sought.     

气体折流塔板流体力学和传质实验研究

对气体折流塔板的流体力学和传质进行了实验,找出了气液流动对塔板压降和传质的影响规律,通过气体折流塔板与传统筛板在流体力学与传质等方面的比较,找到了气体折流塔板的适用范围及相对于传统筛板的优点,为以后此塔板的应用提供了有效数据。     

导向梯形浮阀的升程对其塔板性能影响

为使导向梯形浮阀在工业应用时,选取浮阀升程有可靠的参考数据,针对导向梯形浮阀的升程这一结构参数进行试验研究。采用空气-水系统,在500 mm×500 mm的方形塔内,对不同浮阀的升程对导向梯形浮阀塔板的流体力学进行了实验研究,测定了塔板压降、泄漏和雾沫夹带。并应用空气-水-CO2系统,在不同的升程下测定了斜孔梯形浮阀塔板的传质效率。实验结果表明,导向梯形浮阀塔板的升程对其流体力学和传质性能有显著的影响,并在确定的条件下有最佳值。     

流化床液固两相传质过程的模拟研究进展

液固两相流化床具有液固相接触效率高、传质和传热性能好、颗粒分布均匀等优点,已被广泛应用于众多工业过程中。然而,流化床中与传质过程耦合的颗粒流化的复杂非线性特征及其湍动特性,使得对传质过程特性的研究十分困难。且仅依靠实验观测和理论预测难以揭示多相流相互作用规律,无法获得全面和详细的速度场和浓度场分布情况。近年来,数值模拟的快速发展为深入探索流化床中液固两相流动行为及其与传质过程耦合问题提供了重要的途径。本文对流化床液固两相流动与传质过程模拟方法进行了综述,并对其未来研究趋势进行了展望。借助于计算传质学理论可以更精确地预测局部浓度的分布情况,进而可以深入分析液固两相流化床中的传质过程规律与传质特性,为液固两相流化床的设计和优化提供理论基础。     

浮阀鼓泡器塔板的流体力学性能实验

分析了浮阀鼓泡器的结构特点。在1000mm×350mm规格的实验塔中,应用典型的水—空气冷模实验系统对浮阀鼓泡器塔盘进行了实验研究,测定了多种气液负荷下的塔板压降、雾沫夹带和泄漏量等流体力学性能。利用氧解吸法测定了塔板传质效率,并与F1型浮阀塔板进行了对比研究。实验结果表明,在相同条件下,浮阀鼓泡器塔板比F1型浮阀塔板的板效率提高10%～20%,板压降降低200Pa以上,雾沫夹带与泄漏与F1阀基本相当。在小气速时,由于浮阀鼓泡器存在着鼓泡口而使得泄漏量比F1阀稍大,不过在工业应用范围内,浮阀鼓泡器的泄漏量和F1浮阀基本相当。是一种综合性能优良的新型浮阀。