多孔波纹板错流旋转床的性能研究

以空气-CO2-NaOH为系统,研究了多孔波纹板错流旋转床的流体力学和传质性能。实验结果表明:在相近的操作条件下,多孔波纹板错流旋转床的压降与文献丝网错流旋转床的相近,不足逆流床的十分之一;体积传质系数分别比文献丝网错流旋转床高0.95—1.47倍,比逆流旋转床略低,比传统气液传质设备高1—2个数量级。多孔波纹板错流旋转床填料具有传质效率高、压降低、动平衡性好等优点。     

新型填料结构旋转床传质特性

以CO2-NaOH溶液为工作介质,研究了填料特性、超重力因子、气体流量和液体流量等对不同填料结构旋转床传质特性的影响.结果表明:体积传质系数随液体流量、超重力因子和气体流量的增加而增大;对比六种填料结构的综合性能,不锈钢多孔波纹板和塑料多孔板填料结构较优;在相近的操作条件下,不锈钢多孔波纹板的体积传质系数比文献丝网错流旋转床高0.95～2.10倍、与逆流旋转床相当,比传统气液传质设备高1～2个数量级.对实验数据进行回归分析得出了体积传质系数的关联式,其平均误差小于10%.     

不同填料错流旋转填料床气液传质特性研究

为了探索不同填料错流旋转填料床的传质性能,以Na2CO3水溶液吸收空气中硫化氢为实验体系,对装有不锈钢丝网、塑料波纹孔板和θ环填料的错流旋转填料床的气液传质性能进行研究。实验确定的适宜操作条件为:超重力因子7.8,气体流量2 m3/h,液气比20 L/m3,碳酸钠质量浓度12 g/L;在此条件下,3种填料的脱硫率均可达到90%以上。在相同操作条件下,不锈钢丝网填料的脱硫率及气相总体积传质系数大于塑料孔板填料大于θ环填料;错流旋转填料床中,规整填料的气液传质效果优于乱堆填料。文中的研究结果为错流旋转填料床填料的选取及在脱硫方面的应用提供了依据。     

分层填料错流旋转床吸收甲醇气体的传质性能

在分层填料错流旋转床中用水吸收挥发性有机物甲醇气体,研究了超重力因子(β)、空床气速(u)、液体喷淋密度(q)和甲醇气体进口浓度等操作参数对甲醇气相总体积传质系数KGa的影响.结果表明,甲醇气体的KGa值随β,u和q增加而增加,随甲醇气体进口浓度增大变化较小.在β=100, u=0.9 m/s, q=17.6 m~3/(m~2×h)和甲醇气体进口浓度14000 mg/m~3时,甲醇气体的吸收率为97%,KGa达27 s~(-1)以上,是挡板填料逆流旋转床的1.1～3.9倍,是挡板填料错流旋转床的2～7.7倍,表明分层填料错流旋转床可有效减小气膜控制为主的传质阻力.当甲醇气体入口浓度稳定时,在u大、q小的情况下,β对甲醇气体的KGa影响较大,有效强化了吸收甲醇过程中的传质效率.分层填料错流旋转床中u达1 m/s,是挡板填料错流旋转床中的3～12倍.     

并流旋转床压降与传质特性的研究

利用水-空气系统对并流旋转床的气相压降进行了研究,并与逆流旋转床气相压降进行了对比。研究结果表明：并流较逆流旋转床的气相压降低;并流旋转床的气相压降随气体流量的增大而增大,随液体流量的增大而减小,随转速的增大明显降低;而逆流旋转床的气相压降随转速的增大明显升高。利用水吸收SO2的实验对并流旋转床的传质特性进行了研究。研究结果表明：并流旋转床填料层内各点的体积传质系数随着气体流量、液体流量和转速的增大而增大;填料层半径由70mm增大至90mm时,并流旋转床的体积传质系数迅速增大,而后并流旋转床的体积传质系数随半径的增大而减小。对并流和逆流旋转床填料层内体积传质系数进行了对比。结果表明：填料层半径由70mm增大至130mm时,并流旋转床的体积传质系数较逆流时大;当半径大于130mm后,逆流旋转床的体积传质系数大于并流旋转床的体积传质系数,且随半径增大而增大。根据研究结果,提出了降低系统压降的设想,即并流与逆流旋转床串联操作。     

分层填料错流超重力装置传质性能

采用气膜控制体系—NaOH溶液吸收气体中SO_2,研究了超重力因子β、空床气速u、喷淋密度q等操作条件对装置的气相体积传质系数kyae的影响和强化效果,验证了分层填料错流超重力装置对气相传质的强化效果,优化了结构,以提高传质效率.结果表明,kyae随β,u和q增加而增加.在β=55,u=1.53 m/s,q=3 m3/(m2·h)时,kyae可达28 s-1以上,是喷淋塔的10~75倍,单层错流旋转床的1.4~2.2倍,比分裂填料旋转床操作条件温和、设备结构简单、能耗更低.本超重力装置能有效强化气膜控制传质过程.     

碟片旋转床气液传质特性实验研究

通过实验研究了旋转填料床在采用同心环波纹碟片填料时的气液传质特性,并考察了板间距对传质系数的影响。实验结果表明,碟片填料的体积传质系数在相同操作条件下比文献报道的金属丝网多孔介质填料高０．９～１．５倍以上。     

化学吸收法测定多级离心雾化旋转填料床有效相界面积及体积传质系数

对多级离心雾化旋转填料床的有效相界表面积及体积传质系数,用化学吸收法做了实验测量。实验结果表明：多级离心雾化旋转填料床不仅具有超低气阻,而且可产生良好的喷雾扩展相界面积的作用,体积传质系数比传统填料塔提高一个数量级,接近气液逆流型旋转填料床。多级离心雾化旋转填料床开拓了新的气液传热传质途径。     

新型旋转填料床强化气膜控制传质过程

转子结构为相互嵌套填料环的新型旋转填料床是基于强化气膜控制传质过程的新型高效传质设备,可适用于受气膜控制的吸收、精馏和低浓度工业气体的净化等过程。分别以化学吸收体系CO2-NaOH和物理吸收体系NH3-H2O测定了不同气量、液气比和超重力因子条件下的有效比表面积a和气相体积传质系数kya,并由此得到气相传质系数ky,对其传质性能进行研究。实验结果表明：a、kya和ky均随着气量、液气比和超重力因子的增大而增大。通过对比可知,新型旋转填料床的气相体积传质系数在相近操作条件下是文献逆流旋转填料床的2倍。并对实验数据进行了回归,拟合出了a、kya和ky分别与气相雷诺数ReG、液相韦伯数WeL和伽利略数Ga之间的关联式。     

密封式错流旋转填料床气膜控制传质过程研究

在密封式错流旋转填料床中,利用浓度为0.926 mol/L的NaOH溶液吸收空气中体积分数为0.5%—1%的CO2气体,对气膜控制过程传质性能进行了研究。实验表明:密封式错流旋转填料床CO2的吸收率随气体流量的增大而减小,在低转速下随旋转填料床的转速增大气体吸收率上升较快,高转速时影响变小;转速大于1 000 r/min情况下,CO2的吸收率随液量的增大而上升,转速小于1 000 r/min情况下,CO2的吸收率随液量增大而变小。建立了密封式错流旋转填料床气膜控制过程的气体吸收模型,经验证实验结果与模型计算结果吻合较好。     

错流旋转填料床的质、热同传性能及传热机理研究

为了研究错流旋转填料床的质、热同传性能,采用热空气-氨水体系,考察了进气温度T、超重力因子β、液体喷淋密度q和气速u对错流旋转填料床传热性能的影响,在相同实验条件下对比了丝网填料和乱堆填料的传热性能。研究结果表明：气相体积传质系数k_ya_e、体积传热系数(Ua)_s随进气温度、超重力因子、气速、液体喷淋密度的增大而增大;传热效率ε、传热面积A随超重力因子、气速、液体喷淋密度的增大而增大;传热系数K随超重力因子、气速、液体喷淋密度的增大几乎不变,从而揭示了错流旋转填料床强化气液直接传热的机理是通过提高传热面积进而提高体积传热系数,而不是显著提高传热系数。在相同条件下,以丝网为填料时k_ya_e和(Ua)_s分别是乱堆填料的1.09~1.63倍和1.24~3.53倍。     

化学吸收法测定新型复合转子旋转床气液有效比表面积及液相传质系数

用不同浓度的NaOH溶液吸收CO2,分别测定新型复合转子旋转床的气液有效比表面积和液相传质系数,考察了液量、气量和转速的影响. 结果表明,新型复合转子旋转床的有效比表面积和液相传质系数均随液量、气量和转速增大而增大. 在相同操作条件下,与折流式旋转床相比,新型复合转子旋转床转子的有效比表面积增大7%~159%,液相传质系数降低7.7%~18.2%,最终液相体积传质系数增大4%~132%.     

错流旋转填料床传质特性影响因素的实验研究

采用CO2-NaOH体系,在中试规模的实验装置上进行传质实验,考察了气速、液体喷淋密度、超重力因子、气液接触时间对错流旋转填料床的总体积传质系数KLa及有效传质比表面积ae的影响. 结果表明,KLa和ae均随气速、液体喷淋密度和超重力因子增加而增大,KLa随气液接触时间增加先缓慢增大后急剧下降,ae则随气液接触时间增加而缓慢下降. 最佳操作条件为：气速1.69 m/s,液体喷淋密度32 m3/(m2×h),超重力因子104,气液接触时间0.1 s. 错流旋转填料床在处理大气量气体时传质效果增强,是同类文献错报道的1.52~2.32倍. 对各操作参数下所得实验数据进行回归,得关联式KLa=1.8221(atDL/dp)ReL0.6371GrL0.0548ScL0.0623和ae/at=2980.9ReL0.2349FrL-0.045WeL0.5023f-0.5.     

多孔波纹板错流旋转床流体力学性能研究

以空气-水为介质,研究了两种板间距填料结构的流体力学性能。结果表明：多孔板错流旋转床气相压降随填料板数、气量、超重力因子的增加而增大,与液量几乎无关;在相近操作条件下该床压降不足逆流床的1／10;应用MATLAB语言编制应用程序对实验数据的回归分析得出了气相压降的关联式。     

泡沫金属填料旋转床用于CO2的吸收

采用空气-CO2-NaOH体系,对泡沫金属填料旋转床的气相压降特性和CO2吸收特性进行研究,研究结果表明：泡沫金属填料旋转床的气相压降随转速和气量提高而增加,与液量的变化无关;体积传质系数（KGa）随转速的提高先增大后缓慢降低,随气量的增加几乎呈线性减小,随液量的增加而增加。与常见的金属丝网填料相比,泡沫金属填料具有动平衡性好、传质效率高、压降低等优点。     

超重力法臭氧处理三硝基甲苯碱性废水传质模型

在前期试验研究的基础上建立了超重机中硫酸水溶液物理吸收臭氧的体积传质模型和三硝基甲苯(TNT)碱性废水化学吸收臭氧的体积传质模型。模型计算表明:硫酸水溶液物理吸收臭氧的体积传质系数为0.0191 s-1;臭氧氧化TNT碱性废水的体积传质系数在反应初始达到0.258 s-1,臭氧利用率达到93%,远高于鼓泡塔中臭氧氧化硝基苯类化合物的化学体积传质系数(0.005 88—0.017 s-1),模型的建立为以后的工业放大提供了理论依据。     

错流旋转填料床气相压降的研究

利用空气-水系统对错流旋转填料床的气相压降进行了实验研究。采用因次分析的方法推导出错流旋转填料床气相压降的无因次关联式。结果表明,错流旋转填料床欧拉准数在旋转填料床转速与气速之比(旋流比)小于30时,欧拉准数随旋流比的增大反而减小;当旋流比大于30时,欧拉准数随旋流比的增大而增大。旋流比小于30时欧拉准数与填料层轴向厚度的0.9次方成正比,旋流比大于30时欧拉准数与填料层轴向厚度的0.5次方成正比。湿床旋流比小于30时,欧拉准数随进液量的增大而上升;旋流比大于30时,欧拉准数随进液量的增大而下降。