湍球塔气液相界面结构及传质面积

湍球塔因其防堵塞、强湍动、传质面积大等特点,可作为烟气氨法脱碳后用磷石膏浆料净化尾气微量氨的气液传质设备。本文基于湍球塔液滴团聚分散理论研究了液滴和液膜形成的气液相界面结构,并得到气液传质面积的数学模型。在磷石膏浆料吸收氨法脱碳尾气微量氨的湍球塔实验装置中,在气体Re_g157~475、液气比1~6范围内进行实验研究,从实验数据回归得到的气液传质面积与理论计算值吻合。结果表明,湍球塔气液传质面积以团聚分散的液滴为主,湍球表面积占比不足25%。     

界面湍动对气液传质的影响

气液传质过程中经常伴有界面湍动。界面湍动由传质的不均匀性引起,反过来又极大地促进传质。介绍了界面湍动的产生机理和形成条件,对4种不同Ra和Ma准数的情况分别进行了分析。讨论了界面湍动强度对气液传质系数的影响关系。传质系数与Man成正比,其中n随着Marangoni对流胞类型的不同而在1/3和1之间变化。在气液系统中,液相与气相阻力比越大,由界面湍动引起的传质的增强效应越显著。     

气-液-液萃取的流体力学研究

在液-液萃取过程中,提高分散相的表面更新速率可有效提高萃取的传质效率。研究发现,在萃取过程中使用气体搅拌可以增加液液之间的接触面积,促进液相内的湍动和循环。本文研究了气-液-液三相下油滴的流动形态,并对不同填料的流体力学性能进行了测定。实验结果表明,气相速度的增加可导致气含率、液含率的增加,从而提高分散相在填料萃取塔中的停留时间,在一定的速度范围内明显降低萃取的表观传质单元高度,极大地强化传质效果。通过与散装填料对比,发现规整填料更利于强化萃取效果,其液泛速度平均增加25%。     

气-液-液萃取传质效率的研究

在液-液萃取过程中,提高分散相的表面更新速率可有效提高萃取的传质效率.研究发现,在萃取过程中使用气体搅拌可以增加液液之间的接触面积,促进液相内的湍动和循环.据此,本文在气-液-液萃取条件下对不同填料的传质性能进行了测定.实验表明,通入气相后分散相液滴呈现稳定的“油包气”空心状态,这种结构大大降低了分散相液滴的传质层厚度,减小了传质距离,极大地强化传质效率.在适宜气速下,气-液-液萃取效率较传统萃取效率提高20％～40％.通过与散装填料对比,发现规整填料更利于强化萃取效果,传质效率提高约50％.     

一种撞击式烟气净化器气液传质特性的冷模研究

本研究提出了一种撞击式烟气净化器。为了研究净化器喷淋-撞击区的气液传质特性,实验采用溶氧法、电导探针法分别考察了不同操作条件下喷淋-撞击区的体积传质系数、液含率。根据操作气液量和实验现象建立了喷淋-撞击区的负荷性能图,将操作区域划分为清液区、湍动-弹溅区、不稳定区。实验结果表明:操作区域位于湍动-弹溅区时,表观液速越大,液含率越高。当操作区域由清液区进入到湍动-弹溅区时,体积传质系数急剧增大,对压降、传质系数和操作稳定性等进行权衡可得,湍动-弹溅区为适宜的操作区域。撞击式净化器与无内构件喷淋塔相比,撞击式净化器可以显著提高传质效果。     

CO2在纳米流体解吸过程中的微对流现象

建立了一套水平气液界面传质模拟装置,利用粒子成像测速仪（PIV）对CO2从乙醇和乙醇纳米流体中解吸过程液相流场进行了观测和分析。传质发生时,在近界面处均观察到了由Marangoni效应造成的湍动。通过对平均速度的分析,发现在乙醇纳米流体中发生的湍动强度和湍动范围较乙醇溶液中大。纳米流体中的Marangoni效应加剧了纳米粒子的布朗运动,引发了纳米流体中的微对流,从而将界面处的湍动传递至液相主体中,导致液相主体的漩涡增多、流体混合加剧,促进了气液传质。     

带阻尼内构件鼓泡塔的研究(Ⅱ)——内构件对气液传质速率的影响

采用化学吸收法实验考察了鼓泡塔内部的阻尼内构件对气液传质速率的影响.结果表明.在流速最高的塔中心区域设置阻尼内构件不但可以改善流速分布.而且还能显著地促进气液传质.在合适的阻尼面积密度范围内,安装内构件后气液传质速率可提高10%～30%,其机理是内构件的存在强化了流体的局部湍动.将鼓泡塔内大尺度的平均流动动能转化为小尺度的局部湍动动能.     

湍球塔烟气脱硫的化学动力学模型

在试验的基础上,对湍球塔的传质反应过程进行适宜的假设,用双膜理论加经验方法处理气 液两侧的传质,建立了湍球塔烟气脱硫的化学动力学模型,并用试验数据对模型进行验证,得到了比较好的效果,为进一步的大规模试验及工业放大创造了条件。     

脱硫工段

目前,小氮肥厂实际使用的脱硫塔型有填料塔、空塔、湍动塔、三级锥形湍动塔、喷射塔等,最近,还出现了旋流板塔。这些塔型,都各有自己的特点。空塔,结构最简单,阻力降亦最小,能适应负荷变动,在江苏武进化肥厂和其他一些小化肥厂的使用中,脱硫效果较好,但因塔的空速不能太高,所以,一股塔径及塔高较大;湍动塔,目前使用较普遍,它具有传质系数高、脱硫效果好、空塔速度大等的优点,但易带液,小球使用寿命亦较短;三节锥形湍动塔,江苏省淮安化肥厂使用较早,以后在上海嘉定化肥厂和河南省某些小化肥厂中都有使用,脱硫效果较好,它比园形湍动塔更能适应气量的变     

分层填料旋转床气相流场的CFD模拟研究

分层填料旋转床(SP-RPB)是一种新型高效的化工过程强化设备,对气相阻力控制的吸收、精馏等传质过程有明显的强化作用。文中采用计算流体力学方法(CFD)对该结构旋转床内的气相流场进行了模拟研究,分析了流体流速、转子转速及填料转动形式对SP-RPB内部压力场、速度场和湍动能分布的影响规律。计算使用RNG k-ε湍流模型和SIMPLE算法,填料层用多孔介质(Porous Media)模型,模拟结果与实验数据吻合良好。结果表明:SP-RPB内气相压降主要产生在填料区,切向速度远大于径向速度,流场以旋转场为主,湍动程度高于普通的旋转填料床,且湍动能沿径向的分布更为均匀,表明分层填料旋转床在强化气相传质方面比普通旋转填料床更具优势。     

高效节能脱硫塔内件解行业难题

高效节能塔内件是一项煤化工行业节能减排新技术。该装置不仅拥有传统塔内件的优点，还强化了气液传质过程，充分利用脱硫反应机理——H2S和碱溶液快速化学反应的原理，采用气液直接接触，并依据H2S含量高低设置特殊的气液接触装置、气泡再布装置，使气液之间动态接触，湍动传质。这不仅大大增加了气液接触面积，使气体在极短的时间内与液体充分混合接触，极大地提高了气体的净化度，而且以此传质装置取代填料，彻底解决了煤化工行业脱硫领域多年无法攻克的脱硫塔堵塔难题。     

气液界面Marangoni效应对传质系数的影响

在气液相际传质过程中,界面Marangoni湍动会对传质过程产生重要的影响,为此,建立了一套气液接触传质设备,以使得通过N2与异丙醇稀溶液逆流接触将液体中使表面张力降低的溶质解吸出来,从而引发Marangoni湍动,提高传质速率。发生Marangoni对流时,液相的传质系数比只依靠扩散传质而不考虑Marangoni效应时大,因此引出增强因子F这一概念,通过计算F的值即可判断Marangoni效应对传质速率影响的程度。提出了一个包括Marangoni准数的计算传质系数关联式,其计算结果与实验结果相符．     

湍动接触塔在炉气干燥的应用

湍动塔是近年来发展起来的一种新型高效气液接触设备,其特点为塔内栅板间放置少量轻质球,在高速气流的冲力和液体的浮力以及自身重力的互相作用下,在塔内作激烈的翻腾,形成气、液、固三相的剧烈湍动,从而不断更新气液接触面,大大提高了反应速度。     

界面传质中Rayleigh对流的定量分析

通过纹影光路观察了特定气液传质装置中乙醇吸收CO2过程所引发的Rayleigh对流在垂直界面方向上的发展过程。随着溶质吸收的进行,液层的流体稳定性变弱,扰动加剧气液界面失稳并发生湍动,进而发展为羽状流并逐步向液相主体发展,在此过程中伴随着对流胞的融合与增长。液层的浓度分布可通过对相应液层纹影图像进行定量分析获得。液层浓度分布和瞬时传质系数变化表征了Rayleigh对流的引发与发展及其对传质过程的强化效果,界面浓度分布及临界Rayleigh数解释了非均匀传质对湍动的引发机理。羽状流将高浓度液体快速带入主体,加速了近界面液层与主体液层的混合,增强了气液传质。     

界面传质中Rayleigh对流的定量分析

通过纹影光路观察了特定气液传质装置中乙醇吸收CO₂过程所引发的Rayleigh对流在垂直界面方向上的发展过程。随着溶质吸收的进行,液层的流体稳定性变弱,扰动加剧气液界面失稳并发生湍动,进而发展为羽状流并逐步向液相主体发展,在此过程中伴随着对流胞的融合与增长。液层的浓度分布可通过对相应液层纹影图像进行定量分析获得。液层浓度分布和瞬时传质系数变化表征了Rayleigh对流的引发与发展及其对传质过程的强化效果,界面浓度分布及临界Rayleigh数解释了非均匀传质对湍动的引发机理。羽状流将高浓度液体快速带入主体,加速了近界面液层与主体液层的混合,增强了气液传质。     

气液界面对流传质的观测与定量分析

采用光学纹影系统对乙醇和水双组分解吸传质过程的对流结构的界面湍动进行了定性观察和定量分析。建立了一套水平非稳态气液传质设备,试验观测了乙醇和水体系中液相组分向气相传质过程的Marangoni界面对流结构。还通过对传统纹影方法的改进,对乙醇解吸传质过程的浓度(本文用质量分数表示)梯度场进行了定量测量。定量分析表明乙醇和水系统解吸过程中,引发界面湍动的原因是局部较大的表面张力梯度。定量分析的结果很好的解释了伴随Marangoni效应的传质过程的混乱的对流结构,为进一步对界面湍动现象的分析提供了帮助。     

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。     

串球塔的传递特性研究

本文研究了串球塔的传质特性,测出了气、液两相的传质系数;并建立了填料塔两种模拟装置之间的关系式。     

旋流板除雾器——关于湍球塔除雾问题的研究

湍球塔的优点之一就在于它允许有较高的气流速度,空塔速度一般在2[米/秒]以上,较板式塔和填料塔为高。因此,对于完成同一处理量,如果能够采用湍球塔,则其塔径相应地较小。浙江省松门盐场在海水提溴装置中,采用湍球塔进行吸收操作试验(以碳酸钠溶液提取气体中的溴成分),试验空塔速度达4[米/秒],仍能维持操作。但是,由于空塔速度较高,使雾沫夹带大为增加,给后处理操作带来了困难;因此,对于湍球塔操作来说,除雾是一个十分突出的问题,它往往成为湍球塔推广使用中的一大障碍。为此,我们对     

生化法烟气脱硫装置中湍球塔的设计与计算

生化法烟气脱硫，要求吸收反应塔湍动程度高，气液接触好，反应速度快。本文对其中的主要脱硫装置-湍球塔进行了详细的设计与计算，结合室内实验验证其准确性。