新型折流式超重力旋转床传质性能的研究

采用乙醇-水体系对新型折流式超重力旋转床进行了传质性能实验,考察了气相动能因子(F因子)、转子转速对新型折流式超重力旋转床的压降和传质性能的影响。实验结果表明,新型折流式超重力旋转床的压降随F因子、转子转速的增大而增大;每米理论板数随转子转速的增大而增大,随F因子的增大先增大后略有降低;与有液体分布器时相比,无液体分布器时新型折流式超重力旋转床的传质效果更好;与折流式超重力旋转床相比,新型折流式超重力旋转床的压降降低约70%,每米理论板数降低约40%,转子轴功率降低10%～30%。     

新型径向叶片式旋转床传质性能研究

在新型径向叶片式旋转床中采用乙醇胺-二氧化碳物系的化学吸收,建立了相应的传质模型,研究了表观气速、液体喷淋密度和转速对新型径向叶片式旋转床传质性能的影响,并将径向叶片式旋转床与折流式旋转床和填料叶片复合式旋转床进行了对比。实验结果表明,气相总体积传质系数随表观气速、液体喷淋密度和转速的增加而增加;在相同条件下,折流式旋转床的传质性能最好,但功耗和压降比较大;填料叶片复合式旋转床的气相总体积传质系数、压降和有效功耗都稍大于新型径向叶片式旋转床;新型径向叶片式旋转床传质性能差,但功耗和压降较小。     

喷射式超重力旋转床传质模型及实验研究

采用乙醇-水物系,在常压全回流条件下,对网孔板式(转子Ⅰ)和百叶窗式(转子Ⅱ)两种转子结构的喷射式超重力旋转床和折流式旋转床(RZB)进行精馏实验,并建立了旋转床理论塔板数和气相总体积传质系数(KGae)的关系式。实验结果表明,3种结构旋转床转子的每米理论塔板数均随转子转速增加而增大,且转子Ⅱ和RZB转子随气相表观动能因子(F因子)增大出现峰值;转子Ⅰ的每米理论塔板数最大为40.7块,转子Ⅱ的每米理论塔板数最大为40.0块;在转子转速为1 040r/min、F因子为1.1m.s-1(kg.m-3)0.5时,转子Ⅰ的比压降是RZB转子的10.0%,转子Ⅱ的比压降是RZB转子的13.6%;转子Ⅰ和转子Ⅱ的KGae随F因子的增大而增大。     

旋转填充床中径向传质强度分布的研究

在旋转填充床(转子内半径70mm,外半径200mm)内利用水逆流吸收SO2的实验,考察了气体流量、液体流量、转子转速以及气相中SO2的含量对旋转填充床填料层径向传质强度分布的影响。实验结果表明,除填料层的内缘处,填料层内径向的体积传质系数(KLa)随气相中的SO2含量的增加变化不大,随液体流量、气体流量及转子转速的的增加而增大;填料层内径向的KLa随半径的增大呈非线性变化,KLa在半径70~90mm段内随半径的增大而逐渐减小,在半径大于90mm后随半径的增大而逐渐增大;旋转填充床填料层存在内端效应区,还存在外端效应区。     

新型旋转床性能研究

研究了新型折流式旋转床的压降和传质性能。以乙醇 -水为物系 ,对不同转速和气液流量下的压降与传质性能进行了精馏试验。结果表明 ,旋转床气相压降随 F因子和旋转速度的增大而增大 ;传质效率随旋转速度的增大而增大 ,但随通量的增加几乎不发生变化。分离效果最高能达到5 .8块理论塔板 ,相当于每米 48.3块理论塔板。     

旋转填料床流体力学性能研究

在转速为0～1200r/min的情况下,以空气-水为物系,测定了内径200mm,外径500mm,轴向高度为40mm的内置两种不同类型填料的旋转填料床气相压降.结果表明,旋转填料床的干床压降比湿床压降大.气相压降随液体流量的增大而减小,随转速的增大而增大.θ环旋转填料床的干、湿床气相压降大于阶梯环旋转填料床的干、湿床气相压降.     

折流式旋转床电功率消耗特性

转速为 6 0 0～ 1330r/min、液体体积流量为 0～ 12 4 0L/h的情况下 ,以空气 水为物系 ,在转子直径为 6 0 0mm、厚度为 80mm的折流式旋转床内 ,进行了不同气体体积流量下电功率消耗特性的实验测量。结果表明 ,折流式旋转床电功率随着液体体积流量和转速的增大而增大 ,随气体体积流量增大的趋势比较缓慢 ,并且在小喷淋量下有先略减小后增大的过程。结合实验结果 ,提出了电功率消耗的回归关联式     

复合塔组件消泡功能的研究

设计了一种具有消泡功能的复合塔组件,该组件上层为带环形降液管的旋流塔板,下层为带中心降液管的筛板。在直径为600mm的有机玻璃塔内,分别以空气-水和空气-十二烷基苯磺酸钠水溶液为不易起泡和易起泡物系,测定了不同气体和液体流量下复合塔组件的塔板压降、板上泡沫层高度等流体力学参数。实验结果表明,当F因子在1.0～1.8kg0.5/(m0.5.s)时,对于易起泡物系,复合塔组件中筛板上的泡沫层高度比普通筛板平均降低16%～47%,消泡能力较强;而对于不易起泡物系,其消泡能力稍弱,泡沫层高度仅降低约15%～20%。在相同的F因子和液体喷淋密度下,复合塔组件中筛板的压降约为普通筛板压降的90%,复合塔组件中旋流塔板的压降仅为普通筛板的30%左右。     

LPT-2型液体分布器的流体力学及传质性能研究

在Φ1 000mm的有机玻璃塔中,采用空气-氧-水物系对LPT-2型单喷头式液体分布器的流体力学性能和传质性能进行研究。结果表明:在液体流量1.0~5.0m3/h、气体流量2 000~10 000m3/h的条件下,LPT-2型液体分布器的压降为40~120Pa/m,仅为高效规整干填料压降的15%左右;雾沫夹带分率为0.2%~2.4%,仅为GXD型复式导流浮阀塔板的24%左右;等板高度为0.10~0.25m,与泡沫碳化硅波纹、丝网波纹等高效填料相比,在低液体流量下,传质效果接近;在高液体流量下,LPT-2型液体分布器的传质效率提高50%左右。     

LPT-2型液体分布器的流体力学及传质性能研究

在Φ1 000 mm的有机玻璃塔中,采用空气-氧-水物系对LPT-2型单喷头式液体分布器的流体力学性能和传质性能进行研究。结果表明：在液体流量1.0~5.0 m3/h、气体流量2 000~10 000 m3/h的条件下,LPT-2型液体分布器的压降为40~120 Pa/m,仅为高效规整干填料压降的15%左右;雾沫夹带分率为0.2%~2.4%,仅为GXD型复式导流浮阀塔板的24%左右;等板高度为0.10~0.25,与泡沫碳化硅波纹、丝网波纹等高效填料相比,在低液体流量下,传质效果接近,在高液体流量下,LPT-2型液体分布器的传质效率提高50%左右。     

圆筒型填料的性能研究

针对一种开有两层相互交错窗孔并带有齿形结构弧片的新型圆筒型填料,在内径为600mm的有机玻璃塔内,采用空气-水物系,研究了它的流体力学性能;在内径为600mm的不锈钢塔内,采用环己烷-正庚烷物系,在常压、全回流的情况下,研究了它的传质性能;在内径为300mm的有机玻璃塔内,研究了分别以圆筒型填料、固定阀塔板和复合塔板为塔内件时脱除工业废水中丙烯腈的效果。实验结果表明,圆筒型填料的齿状结构改善了气液两相在填料层中的微流动和液体分布;与鲍尔环填料相比,当F因子为1.0～3.0kg0.5/(m0.5.s)时,圆筒型填料的干床压降降低了23%～40%;当喷淋密度为20m3/(m2.h)、F因子为1.0kg0.5/(m0.5.s)时,湿床压降降低了约40%;圆筒型填料的液泛点提高;当F因子为1.0～2.5kg0.5/(m0.5.s)时,等板高度比鲍尔环填料降低了11%～20%;当采用圆筒型填料作为塔内件时,丙烯腈脱除率比固定阀塔板高约8%,比复合塔板稳定。     

固定床反应器内构件-喷射型分配器的结构优化

采用欧拉两相流模型和标准的k-ε湍流模型,对一种喷射型分配器进行了数值模拟,在此基础上探讨了气相入口结构、液相入口数量、出口喷嘴直径等对分配器不均匀度和压力降等性能的影响,进而优化了分配器结构.研究结果表明,改进型分配器气相入口形式为朝向同侧的2孔,液相入口个数为4个,出口喷嘴直径为12 mm,分配器下方200 mm的...     

基于CFD的喷射分配器结构优化研究

基于计算流体力学（CFD）对喷射分配器进行了数值模拟与结构优化研究,首先进行了模型验证,确保所选流体力学模型的可靠性,其次对喷射分配器的原始构型进行模拟,得到其压降、分布不均匀度以及分配器下方液相喷洒面积等性能参数。在此基础上,对分配器进气孔数目、开孔位置、喷嘴结构及尺寸进行优化,改进后的分配器的分布不均匀度比原始构型降低57.96%,分配器下方液相喷洒面积增大179.05%,压降增大10%,抗塔板倾斜能力提高2%。结果表明,改进的分配器综合性能优于原始构型。     

齿边浮阀塔板流体力学性能的研究

在直径600mm的有机玻璃塔内,以空气-水为实验物系,对齿边浮阀塔板的流体力学性能进行研究,测定了塔板压降、漏液、雾沫夹带等性能参数,并与F1型浮阀塔板作对比。实验结果表明,齿边浮阀塔板的关闭平衡点的阀孔动能因子比F1型浮阀塔板小22%,而开启平衡点的阀孔动能因子比F1型浮阀塔板大16%;当阀孔动能因子大于关闭平衡点而小于开启平衡点时,齿边浮阀塔板的塔板压降和F1型浮阀塔板基本相同;当阀孔动能因子大于开启平衡点时,齿边浮阀塔板的塔板压降比F1型浮阀塔板小20%～30%;齿边浮阀塔板的漏液量与F1型浮阀塔板基本相同。     

塑料孔板旋转填料床吸收性能研究

目前旋转填料床已在天然气中选择性除硫和脱硫除尘等方面得到了较好的应用。塑料孔板填料与金属填料相比，具有气阻小、造价低、堆密度小和加工简便等优点。为此，以CO₂-NaOH为系统，研究了塑料孔板错流旋转填料床的吸收性能，重点考查了液量、超重力因子和气量等对流体力学和传质性能的影响。试验结果表明：塑料孔板错流旋转填料床的压降随气量和超重力因子的增加而增大，与液量几乎无关；传质性能随气量、液量和超重力因子的增加而增大，其综合传质性能比传统填料塔设备高1～2个数量级。应用MATLAB语言编制了应用程序，并通过对试验数据的回归分析得出了体积传质系数的关联式。     

Comparison of mass transfer characteristics between countercurrent-flow and crosscurrent-flow rotating packed bed

Rotating packed bed (RPB), mainly including countercurrent-flow RPB (Counter-RPB) and crosscurrent-flow RPB (Cross-RPB) classified from the perspective of gas-liquid contact style, is a novel process intensification device. A significant measure standard to evaluate performance of RPB is mass transfer effect. In order to contrast the mass transfer characteristics of Counter-RPB and Cross-RPB that with the same size, liquid volumetric mass transfer coefficient (klae) and effective interfacial area (ae) were measured under identical operation conditions. Meanwhile, comparison of comprehensive mass transfer performance was conducted with ΔP (pressure drop)/klae as the standard. Experimental results indicated that klae and ae increased with increase of liquid spray density q, gas velocity u and high gravity factor β. Furthermore, compared with Cross-RPB, Counter-RPB has higher liquid volumetric mass transfer coefficient and slightly larger effective interfacial area. The experimental results of comprehensive mass transfer performance showed that the Counter-RPB had higher ΔP/klae than the Cross-RPB with changes of liquid spray density and high gravity factor, and there exists a turning point at 0.71 m/s accompanied by a variation with gas velocity. Moreover, the relative error of experimental values to calculated values calculated by the correlative expressions of klae was less than 5%. In conclusion, the mass transfer characteristics of RPB are deeply impacted by the manner in which the flows are established and Cross-RPB would have a great potential for industrial scale-up applications.