泡沫碳化硅陶瓷波纹规整填料的全生命周期成本评价

利用全生命周期成本理论(LCC)方法,对新型泡沫碳化硅陶瓷波纹规整填料(SCFP-Si C)和传统的金属波纹板规整填料(SCMP)从原材料采购、填料生产以及使用的整个生命周期进行经济评价比较。结果表明,SCFP-Si C填料的生产成本相比SCMP填料的生产成本偏高,但SCFP-Si C填料生产成本受原材料价格波动影响较小;在使用阶段,无论是降低塔高从而降低固定成本方面,还是降低回流比从而降低可变成本方面,SCFP-Si C填料均具有总成本优势。另外综合新型SCFP-Si C填料所具有的超强耐腐蚀性能,未来使用新型泡沫碳化硅陶瓷波纹规整填料替代传统金属波纹板规整填料具有明显的经济性优势。     

泡沫碳化硅波纹规整填料内的液体流动特性

通过采用配备微距镜头的高速摄像仪记录单波纹片上的液体流动行为,发现了泡沫碳化硅波纹规整填料内同时存在液膜流动和准壁流两种液体流动模式。同时测定了组合波纹片之间的液体传递量,并将泡沫碳化硅波纹规整填料与金属丝网波纹填料和金属板波纹规整填料的测试结果进行比较,结果表明泡沫碳化硅波纹规整填料的单波纹片上的液体扩散程度较大,组合波纹片之间的液体传递量高于金属丝网波纹填料和金属板波纹规整填料。研究结果揭示了泡沫碳化硅波纹规整填料具有高效传质特性的根本原因在于其独特的三维空间网孔结构增强了液体在单波纹片上的横向扩散能力和在组合波纹片之间的径向传递能力,为新型高效规整填料的机理研究和进一步开发开拓了思路。     

泡沫碳化硅波纹规整填料的流体力学及传质性能

将碳化硅陶瓷材料用于精馏过程,将该材料与波纹板类填料形状相结合开发出泡沫碳化硅波纹规整填料和光滑碳化硅波纹规整填料.对2种填料进行了流体力学性能与传质性能的测试,研究了泡沫结构对规整填料性能的影响.在直径100mm的有机玻璃塔中使用空气-水体系对填料进行干填料压降、湿填料压降、泛点气速、持液量等流体力学性能测试;在直径100mm的常压玻璃塔中,使用环己烷-正庚烷标准物系进行全回流操作,对填料进行传质性能测试.实验结果表明,在填料外形相同的情况下,与光滑填料相比,泡沫填料的干、湿填料压降较高,泛点气速相当,持液量增大,传质效率显著提高.     

波纹形规整填料的几何关系

由波纹形规整填料的几何形状,严格推导出其各几何量之间的关系和成形的填料板片与其成形前原始板片的纵向及横向收缩比,这将有利于填料制造厂商改进产品质量,和有依据地进行成本核算。并探讨了液滴在波纹板片上的流动轨迹,有助于对液体在这类填料层内分布作进一步研究。     

高效孔板波纹规整填料在脱碳中的应用

采用高效孔板波纹规整填料代替碳钢鲍尔环,并对原筛板式溶液分布器进行了改造;通过对改造初期的磨合、总结、调整,精制气流量提高到３９００￣４０００Ｎｍ＾３／ｈ,合成氨班产达到１０３ｔ,经济效益每年增１００多万元。     

高效规整填料性能和应用

介绍国外各种高效规整填料和天津博隆公司的专利产品——Ｃｈｉｎａｐａｋ规整填料的性能和应用。     

泡沫碳化硅波纹规整填料骨架结构对其传质性能的影响机理

在?100mm×2000mm的常压精馏塔中使用乙醇-正丙醇作为标准物系,对6种不同骨架结构及表面性质的泡沫碳化硅波纹规整填料（SCFP）的传质性能及操作压降进行了实验测试,探究了结构对填料传质性能的影响。结果表明,6种填料都有着较优秀的传质性能表现,理论板最低可达每米5块。其中,纯质碳化硅型填料的整体传质性能要优于富硅型填料;随着孔隙率的增大,富硅型填料的传质性能有所下降,纯质碳化硅型填料的性能则有所提高;压缩比的增大有利于纯质碳化硅填料的传质性能。在压降表现方面,6种填料的操作压降均随着气相负荷的增大而有所增加,但彼此之间差异不大。同时采用紫外荧光示踪剂方法对单波纹片上液体的流动行为进行了观察,对不同填料表面液体的润湿面积、横向润湿长度进行了对比,结果表明,传质效率表现较高的填料其表面的液体润湿效果更好,有着更大的润湿面积、更长的横向润湿长度。     

泡沫碳化硅脉冲规整填料的气相流场模拟研究

为了研究泡沫碳化硅填料内流体的流动状况并降低压降值,开发了具有脉冲结构的泡沫碳化硅规整填料,采用计算流体力学的方法,建立了具有周期性边界条件的三维模型对其气相流场进行模拟。通过与FSP-500Y填料实验数据的比较,完成了对模型的验证。研究结果表明,在45°泡沫波纹板内加入脉冲区结构能有效改善填料内流体流动的均匀性,减小传统波纹板结构交叉点处的流动阻力,降低填料内的单位压降,实现填料结构的优化。通过对比发现,脉冲结构数量相同,增加脉冲高度可降低填料压降;脉冲总高度相同时,减小脉冲高度,增加脉冲区个数可有效地减小填料的阻力损失。脉冲区的加入可使原规整填料压降降低15.5%~41.1%。     

液相流动方式对波纹规整填料性能的影响

根据液相在波纹规整填料片上呈现渗流、膜状流等不同的流动方式,选择5种不同的波纹规整填料对其流体力学和传质性能进行研究,以探究液相在波纹片上的流动方式对波纹规整填料性能的影响.研究结果表明,液相呈渗流流动的泡沫碳化硅波纹规整填料(SCFP型)有利于液体横向扩散和液膜均匀分布,当液相喷淋密度和气相F因子均较小时,其压降最低,传质效率最高;液相主要呈渗流流动、兼有膜状流动的双层错孔丝网填料(DMⅢ型)有利于波纹片两侧液体交换,强化液体在流动过程中的扰动,其压降及传质性能略逊于SCFP型填料;液相主要呈膜状流动的BX型、DMⅠ型及DMⅡ型填料波纹片表面液膜较厚,横向扩散能力差,其传质效率低于SCFP型和DMⅢ型填料.研究揭示了依靠渗流作用的波纹规整填料具有较好的应用性能,为波纹规整填料的进一步发展开拓了新思路.     

空分上塔规整填料结构优化——波纹规整填料倾角的确定

空气深冷分离是一个多精馏塔偶合过程 ,其中上塔处于核心位置 ,具有许多进出料口 ,各段填料层内气液两相负荷变化相当大。通过改变波纹规整填料的倾角可以避免塔体变径。该文从双膜理论出发 ,推导出规整填料的重要结构参数之一———波纹倾角对效率影响的关联 ,同时给出了规整填料的通用泛点关联式。     

规整填料精馏塔的设计计算

通过大量的文献调研，比较了规整填料精馏塔和板式塔的优缺点，对规整填料精馏塔内压降、传质及液泛时压降的计算公式进行了比较，总结出设计计算规整填料精馏塔的步骤与方法，为规整填料精馏塔的应用提供了基础。     

高通量催化精馏规整填料的流体力学性能

介绍了一种可应用于催化精馏工艺的高通量催化精馏规整填料(HCCP),并对其流体力学性能进行了研究与讨论。以空气-水物系为介质在内径为400 mm的冷模精馏塔内进行实验,测量了该填料的干湿塔压降、持液量等流体力学性能。高通量催化精馏规整填料在结构方面进行了改进,使催化剂装填量可控,实验结果表明:填料在降低塔内压降、增加通量方面具有明显优势。最后对实验数据进行回归,获得经验关联式;实验测量值与公式计算结果吻合较好,这表明,数据回归获得的关联式可用于预测一定操作条件下填料的流体力学性能,用于工业实践及设备放大。     

生命周期成本分析及其应用研究

采用生命周期思想,通过对产品生命周期内的环境影响货币化和产品生产过程中内部成本的核算,建立综合考虑环境性能和经济性能的产品生命周期成本模型。在成本模型分析的基础上,提出产品绿色因子和绿色比值两个指标,为不同工艺或产品的性能比较提供量化依据。以天然气生产乙炔为案例分析对象,结果表明成本模型能够有效地识别影响产品综合性能的关键因素和最优的产品工艺方案的选择。     

高通量催化精馏填料的停留时间分布研究

介绍了高通量催化精馏规整填料(HCCP),是一种模块化催化精馏规整填料。停留时间分布(RTD)是催化精馏填料的重要性能参数,同时影响着填料的分离效果和塔内化学反应的进行,着重研究了高通量催化精馏填料的RTD问题。实验在内径为400 mm的冷模塔内进行,常温常压下以空气-水为介质,氯化钠水溶液作为示踪剂,通过脉冲注入的扰动-响应技术获得RTD曲线。采用轴向扩散模型分析RTD曲线,可得出模型参数彼克列数PeL及填料的持液量、轴向扩散因子Dax。结果表明,该填料内的返混现象较轻微。分析计算的结果即可用于填料性能的评价,为填料的进一步改进提供理论基础;也可用于催化精馏塔的设计和优化。     

规整填料塔多元蒸馏过程混合型模型的模拟

填料塔精馏过程的模拟设计大多采用平衡级模型,但由于单一板效率值的难以确定,很多场合模拟很不成功;而新提出的非平衡级模型认为塔内传质传热均处于非平衡状态,由于方程数和经验性参数多,模型求解非常困难。文章针对规整填料的特点,建立了规整填料塔蒸馏过程的一种混合型模型,模型的主要特征是认为气液二相传质处于不平衡状态,而传热处于平衡状态。模型建立在实际填料基础上,既舍去传统的平衡级模型不确定性,又省略了非平衡级模型中复杂的经验性传热系数和液相传质系数的计算。模型计算值和实验值符合较好,也证实混合型模型既反映实际,又使模型求解变得相对容易。     

Mass transfer in structured corrugated packing

The performance of structured corrugated packing has been simulated by establishing mechanistic models for liquid distribution, liquid flow on the packing surface and mass transfer. The models were used to investigate the effect of packing height, liquid load, initial maldistribution as well as differing initial distribution and solid-liquid contact angle on the packed column performance. Wetted surface area is the primary value of interest and the simulated results compare very well with those predicted by Onda (1968). The results clearly demonstrate that the wetted surface area is a strong function of the solid-liquid contact angle. Other predicted values such as mass transfer coefficients and overall height of a transfer unit show reasonable agreement with published data.