Marangoni效应对填料塔精馏传质过程的影响

通过 4种正体系、 5种负体系的精馏实验 ,考察了Marangoni效应对填料塔中传质过程的影响。结果表明 :正体系的气相体积总传质系数KGa与组成无关 ,仅受气相流量 qG 的影响 ,可用关联式KGa =AqGB,和B =0 .94± 0 .0 4表示 ;而对负体系 ,由于Marangoni效应的存在 ,顺着液相流动方向 ,KGa逐渐减小。其关联式为KGa =AqGBMsC,B =1.0 5± 0 .0 4,C =0 .3± 0 .0 5 ,该式的平均误差约为 6%。     

规整填料塔在甲醇精馏中的应用

主要阐述了高效规整填料塔在甲醇精馏装置中的应用，通过与其它塔型的比较，评价了其使用效果。     

规整填料在高压精馏条件下的传质性能

Performance of Mellapak 250Y and 350Y corrugated structured packing in distillation applications at pressures ranging from 0.3 to 2.0MPa is analysed by using HTU-NTU method.These data are obtained in distillation column with 0.15m diameter operated with n-butane/n-pentane system at total reflux.In considering the axial backmixing effects.the height of an overall gas phase transfer unit,HTUOG,is divided into two parts.One part represents the height of an overall gas phase transfer unit,without backmixing, designated as HUTOG,and the other part,designated as the height of a backmixing unit(HBUO),accounts for the backmixing effects.The HTUOG is evaluated from the measured concentration profile of n-butane in liquid phase.The HBUO obtained experimentally is correlated in terms of the properties of the materials being separated and the equivalent diameter of the structured packing.Our result shows that HBUO varies from 0.12 to 0.34m as pressure increases from 1.0 to 1.9MPa.It indicates that the overall efficiency of the structured packing decreas gradually at high pressure,as a result of the vapor backmixing.     

规整填料塔的设计计算模型

针对规整填料塔的特点和近年来的研究进展 ,分析了规整填料内的流体力学和相间传质行为 ,并对规整填料塔内压力降、液泛及气液传质设计计算模型进行比较 ,同时指出了高压填料塔设计计算中应注意的问题。     

规整填料在精馏过程中的应用

主要通过对填料塔内规整填料和塔内构件的分析和应用,阐述了该技术在精馏过程中的优越性及发展方向。     

高效规整填料的工业应用

随着新型填料的开发和应用,采用填料的效果要优于采用板式塔,这在许多装置的大型塔设备中已经得到很多应用。与板式塔相比较,填料塔具有效率高、压降和持液量小、放大效应不明显等特点,特别适用于分离高沸点或热敏性物质的蒸馏等过程。规整填料在石油化工等领域中得到了广泛的应用,成为提高产品产量、改进分离效果、节能降耗以及稳定操作的重要技术措施。     

规整填料塔液相混合的研究

本文采用点源脉冲示踪的方法考察了装填２５０ Ｙ 型金属板波纹规整填料的填料塔中的轴向及径向返混。在规整填料塔的顶部注入 Ｋ Ｍｎ Ｏ４ 作为示踪剂,从塔的底部的不同径向位置取样。通过最优化方法计算出轴向返混系数 Ｄｚ 和径向返混系数 Ｄｒ,研究了液相和气相对规整填料的返混的影响,并就液相和气相对返混影响做了初步解释。实验结果表明：径向扩散系数和轴向扩散系数随气速和液体流速的增大而增大。得到轴向和径向混合系数的彼克列数（ Ｐｅｚ , Ｐｅｒ） 与液相和气相的表观雷诺数（ Ｒｅ１ , Ｒｅｇ） 的关联式。     

导向格栅规整填料萃取塔的操作性能

对一种新开发的导向格栅规整填料萃取塔的水力学特性和传质性能进行了系统的实验研究。结果表明,新型导向格栅填料萃取塔的通量比传统萃取塔有了大幅度的提高,当流速比L_R(分散相:连续相)为1:5时,液泛通量达到150 m³·m^-2·h^-1。该填料萃取塔同时具有较好的传质性能,在石油炼制溶剂脱沥青、煤化工废水萃取脱酚等工业过程有良好的应用前景。     

规整填料在化肥工业吸收塔上的应用

介绍规整料与新型分布器的特性，及其在中、小型化肥厂的脱硫、脱碳、铜洗等工艺中应用的生产数据和成功范例。     

波纹板规整填料塔液体分布

将填料单元处理成立体节点网,根据节点网内网线液流和节点液流各自的运动方式建立了填料单元的液体分布模型.通过将填料与塔壁间的液体交换规范成填料节点网与塔壁节点网间的液量传递建立了填料单元对应塔壁区的流体分布模型.提出了规整填料塔液体分布问题的边界条件.2个描述填料单元及其对应塔壁区液体分布的数学模型与2类边界条件共同构成了波纹板规整填料塔的液体分布模型.采用单纯形法对3个模型参数进行了估计.模型计算结果与实验数据一致,表明模型能合理地描述波纹板规整填料塔的液体分布性能.     

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．     

低表面张力物系在规整填料塔中的传质性能

为了研究低表面张力物系在高比表面积的规整填料塔中的流体力学性能和传质性能,选用正庚烷-甲基环己烷物系,在内径400mm的不锈钢精馏塔中对Mellapak 500Y和750Y型规整填料进行全回流精馏实验。通过测定气相负荷从小到大直至液泛的过程,得到了不同操作条件下的压降、泛点气速、传质效率的数据,给定了操作的极限。结果表明:750Y填料的传质效率优于500Y填料,但稳定性比500Y填料差,处理量比500Y填料小。且实验中气相负荷递增变化时的传质效率略低于气相负荷递减变化时的传质效率。同时,为了考察传质效率随塔高的变化,填料塔在不同高度处设置了4个取样口,测定了不同取样口中样品的组成。通过分析传质效率随塔高的变化,阐述了不同负荷范围内气相总体积传质系数沿塔高的变化规律。     

表面改性塑料填料流体力学及传质性能研究

采用新的塑料波纹填料改性方法,有效改善填料成膜性,与同等条件下商业填料进行对比。采用氧解析实验,在直径190 mm的有机玻璃塔内,液相喷淋密度10—36 m3/(m2·h),F因子0.2—3(m/s)·(kg/m3)0.5的实验条件下测定了改性填料及商用填料的流体力学及传质性能。实验结果表明:当液体喷淋密度为10,24,36 m3/(m2·h)时,在相同的F因子下,改性填料的液相传质单元高度Ho L较商用填料分别降低了29.50%,23.00%以及23.95%,同时改性后压降也相应为商用填料的85.37%,89.71%和88.35%。表明该改性方法在低喷淋密度下对塑料填料性能提升显著。此外,对实验填料的Ho L、压降进行了关联,采用狭通道液膜波动理论对填料塔内部液泛进行了探讨,为塑料填料的工业应用提供了设计基础。     

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.     

利用CFD及结点网络相结合的方法研究规整填料传质效率

气液两相不均匀流动是造成填料塔传质效率下降的主要原因之一.采用计算流体力学方法,定量分析规整填料内气液两相流动对传质效率影响的研究尚未见文献报道.从Navier-Stokes方程出发,首先建立了考虑气液之间相互作用的CFD计算模型,定量描述了填料片内的气相流场分布.在此基础上,结合文献中提出的液相结点分布模型及一些经典的传质理论,初步提出了适用于定量计算金属板波纹填料传质效率的耦合型算法,并对规整填料内的传质效率进行了计算,模型结果与实验值吻合较好.为规整填料传质效率的定量研究提供了新的方法和思路.     

新型垂直板规整填料流体力学及传质性能

采用氧解吸实验,在直径190 mm的有机玻璃塔内,液相喷淋密度10～38 m³·m^-2·h^-1,F因子0.2～3.2 m·s^-1·（kg·m^-3）^0.5的实验条件下测定了一种新型垂直板规整填料的流体力学及传质性能。实验结果表明：垂直板填料的操作压降及传质性能均显著优于商业波纹填料。通过与几种经改进的250型波纹填料相比发现,两者泛点F因子整体上相当;在较高液体喷淋密度下,垂直板填料传质性能及压降均高于改进250型波纹填料;在低喷淋密度下,垂直板填料可实现压降低于改进250型波纹填料,而两者传质性能相当。此外,对填料结构改进对其性能的影响进行了单因素考察。     

规整填料表面点传质的可视化研究

采用显色化学反应的流体可视化方法研究规整填料表面上的点传质效果。并且用高精度彩色扫描仪进行后处理,把颜色值转化为数字值。通过风洞的标定特性来建立数字值和点传质量之间的关系,进而得到填料表面的点传质系数。由填料表面点传质系数的三维分布图,可清晰地看到在每两片填料交叉形成的任一传质单元当中,存在3个传质高峰。     

A dimensionless model for predicting the mass‐transfer area of structured packing

The mass‐transfer area of nine structured packings was measured in a 0.427 m ID column via absorption of CO₂ from air into 0.1 kmol/m³ NaOH. The mass‐transfer area was most strongly related to the specific area (125–500 m²/m³), and liquid load (2.5–75 m³/m²·h). Surface tension (30–72 mN/m) had a weaker but significant effect. Gas velocity (0.6–2.3 m/s), liquid viscosity (1–15 mPa·s), and flow channel configuration had essentially no impact on the mass‐transfer area. Surface texture (embossing) increased the effective area by 10% at most. The ratio of mass‐transfer area to specific area (a_e/a_p) was correlated within the limits of ±13% for the entire experimental database ${{a_{\rm{e}} } \over {a_{\rm{p}} }}= 1.34 \left[ {\left( {{{\rho _{\rm{L}} } \over \sigma }} \right)g^{1/3} \left( {{Q \over {L_{\rm{p}} }}} \right)^{4/3}} \right]^{\,0.116}$ . © 2010 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2010     

新型高效规整填料的性能研究

为了获得可靠的设计依据,实验在不同回流比条件下,用环己烷-庚烷和庚烷-甲苯2种二元测试物系对CDG1700Y和CDG2500Y型金属丝网规整填料的流体力学性能和传质性能进行了考察。实验结果表明,这2种填料的压降随着液体流量的增大而增大,单位填料层高度的HETP变化趋势则相反;CDG1700Y和CDG2500Y型填料具有较高的理论板数,且CDG1700Y型填料具有较大的操作弹性。在SRP(II)模型的基础上,获得了实验室条件下传质单元高度的经验关联式,其计算值与实验结果吻合较好,可以为化学交换法分离硼同位素的工业化提供理论指导。