网板填料复合旋转床的流体力学与传质性能

开发了一种新型的气液接触设备——网板填料复合旋转床。常压下以空气-水物系和乙醇-水物系在网板填料复合旋转床中进行流体力学与传质性能实验,考察了气液流量和转子转速对网板填料复合旋转床压降和传质性能的影响。实验结果表明,气体流量和转子转速的增大均使干、湿床气相压降增大;液体流量的增加对湿床压降的影响不明显。回流量和转速的增加均使等板高度减少至一定值后几乎不变。网板填料复合旋转床具有通量大、效率高、压降小的特点。     

同心圈式旋转床的精馏实验

同心圈式旋转床是一种新型超重力旋转床，其转子由一组多孔板同心圈构成，相邻同心圈之间无填料或填充填料。液体在同心圈上存在滑移效应，滑移效应能够增大气液比表面积和改善液体在同心圈上的周向分布。本文采用乙醇-水物系对转子直径为1.0m的大型同心圈式旋转床进行全回流常压精馏实验，实验选用无丝网填料同心圈和填充丝网填料同心圈两种转子。实验结果表明，本大型同心圈式旋转床具有较大的处理量，其等板高度（HETP）随F因子和超重力因子的增大先减小后增大。填充丝网填料同心圈转子的HETP小于无丝网填料同心圈转子。在超重力因子为563.4和F因子为5.5(m/s)(kg/m³)^0.5时，填充丝网填料同心圈转子的等板高度达到最小值51.5mm，每块理论板气相压降为1.5kPa。通过实验数据拟合得到了两种同心圈转子的HETP经验关联式。与折流式旋转床相比，同心圈式旋转床具有高通量和低压降的优点。     

碟片填料旋转床气阻与气液传质实验研究

实验测量了超重力旋转床气液传质反应器在采用同心环波纹碟片填料的时的气相压降和气液传质特性,对不同转速,气流量,液流量条件下的气相阻力与气液传质性能进行了实验研究和分析,结果表明干床的气相压降是相同状态下采用金属丝网填料的气相压降的６０％左右。     

新型错流旋转填料床气相流场的三维CFD模拟

目前鲜有关于错流旋转填料床结构改进研究方面的报道。以自主研发的错流旋转填料床为计算模型,建立了三维物理模型,采用标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法,填料层用多孔介质模型,运用CFD方法对其内部气相流场进行了模拟,研究了转速和气量对速度场和干床压降的影响规律,并通过实验进行了验证。由结果可知:干床压降几乎不受转速的影响,模拟值与实验值相对误差在11.2%以内;旋转填料层内气相流场主要以旋流场为主,切向速度与填料线速度大小相当,且不受气量的影响。轴向速度值受气量的影响,其径向分布受转速的影响。与切向速度和轴向速度相比,径向速度小1—2个数量级,说明气体在径向的偏移量很小;中间静止填料层能够有效减小气旋,强化气相流场扰动,表明新型错流旋转填料床能够强化气相传质。     

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。     

低阻高效同心环碟片填料旋转床流阻和传质特性研究

采用新型旋转床填料———同心环波纹碟片填料 ,对三种填料间距结构 ,在干、湿床两种状态下的气相压降随碟片填料间距、转速、气液流量的变化关系进行了试验研究 ,与有关文献的多孔介质填料压降结果对比 ,在相近的操作条件下 ,同心环波纹碟片填料的阻力分别是其阻力的 2 0 % (干床 )与 40 % (湿床 ) ,同心环波纹碟片填料的体积传质系数是它们的 1 9～ 2 5倍。     

旋转填料床甲醇精馏工艺

以甲醇-水混合液为物系,对转子内径为φ58 mm、外径为φ118 mm、高40 mm的旋转填料床进行精馏实验。结果显示,在低转速区旋转填料床的理论塔板数随气相动能因子F和超重力因子β的增大而增大,传质单元高度为0.9～1.2 cm;并建立了传质模型。     

低阻高效同心环磷片填料旋转床流阻和传质特性研究

采用新型旋转床填料－同心环波纹碟片填料，对三种填料间距结构，在干、湿床两种状态下的气相压降随碟片填料间距、转速、气流流量的变化关系进行了试验研究，与有关文献的多孔介质填料压降结果对比，在相近的操作条件下，同心环波纹碟片填料的阻力分别是其阻力的２０％（干床）与４０％（湿床）同心环波纹碟片填料的保积传质系数是它们的１．９－２．５倍。     

蒸馏过程中旋转填料床的传质和流体力学特性

建立了一套完整的精馏实验装置,以甲醇-水溶液为物系,在常压、全回流操作条件下,研究了旋转填料床的传质和流体力学性能. 结果表明,旋转填料床的理论塔板数随超重力因子和气相动能因子的增大出现峰值,理论塔板高度最小为0.0109 m;气相压降随气相动能因子、超重力因子的增大而增大. 在实验基础上应用最小二乘法建立了旋转填料床的传质、压降实验关联式.     

旋转填料床精馏性能研究

以乙醇-混合液为物系,对转子内径为60mm,外径为180mm,高40mm的旋转填料床进行精馏实验。结果表明,在低转速区旋转填料床的理论塔板数随气相动能因子F和超重力因子B的增大而增大,传质单元高度为1．09-1．76cm;并建立了传质模型。     

旋转填料床精馏性能研究

以乙醇-水溶液为物系,对转子内径为60mm,外径为180mm,高40mm的旋转填料床进行精馏试验。结果表明,在低转速区旋转填料床的理论塔板数随气相动能因子F和超重力因子β的增大而增大,传质单元高度为1．09～1．76cm;并建立了传质模型。     

三种填料结构旋转床传质及压降性能对比

为了考察自主设计的新型板式旋转填料床传质及压降性能,分别以NaOH-H_2O和空气-水为实验体系,采用对比实验的研究方法,考察了转速、液量和气量对新型板式填料床、传统丝网填料床和鲍尔环填料床的传质与压降性能的影响。传质性能研究表明:在相同操作条件下,丝网填料床传质性能最优,但新型板式填料床传质性能与丝网填料床相差不大(<1.0 s~(-1));压降性能研究发现,气量是影响填料床压降的重要因素,且在相同操作条件下,压降值始终有丝网填料床>鲍尔环填料床>新型板式填料床,丝网填料床压降值与新型板式填料床相差33%以上。新型板式填料床在传质效率损失不大的情况下,损失了较低能耗,表现出优良的综合性能。     

错流旋转填料床气相压降特性

旋转填料床的气相压降是旋转填料床应用和设计的一项重要指标。在气液两相错流流动条件下，利用空气-水系统对错流旋转填充床的气相压降进行分段模型化和实验研究。按照错流旋转填料床气体流动的路径将气相压降分为进口压降、填料层压降、集气段旋转动能转化压降和出气段压降。推导出压降与操作工况的关联式，其计算值与实测值吻合较好。实验表明错流旋转填料床的气相总压降与气体流量、旋转床转速、液体流量有关。在高转速和小气量的条件下，气相压降随气量增大先下降后上升；其他情况随气量增大而上升。错流旋转填料床气相压降随转速上升而下降，在小气量情况下转速对气相压降有明显影响。气相压降随进液量的增大而增大，当旋转填料床在低转速时进液量对气相压降有明显影响。     

精馏过程中转子对旋转填料床传质性能的影响

以甲醇水溶液为介质,在全回流、常压操作条件下,对3种转子的旋转填料床进行精馏实验。结果表明：旋转填料床的理论塔板数随超重力因子、气相动能因子和回流量的增大出现峰值,等板高度最小为9．5mm。转子Ⅲ的传质效率高于转子Ⅰ,低于转子Ⅱ。在实验基础上应用最小二乘法建立了转子Ⅰ的传质关联式。     

用ASPENPLUS软件模拟旋转填料床精馏操作的探讨

运用大型化工流程软件ASPENPLUS对以乙醇-水为体系的旋转填料床精馏工艺进行了模拟,介绍了模拟过程中物流、单元操作模块的选取和灵敏度分析、设计规定的计算方法。模拟结果表明,在低转速区旋转填料床的理论塔板数随气相动能因子F和超重力因子β的增大而增大,传质单元高度为0．9-1．2cm;并建立了传质模型,建立的模型对优化设计具有一定的指导意义。     

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。     

碟片旋转床流体力学实验研究

对同心环波纹碟片填料旋转床在气液两相沿径向逆流条件下的流体力学特性做了实验测量，并对板间距的影响做了研究。实验结果表明，碟片填料的气相阻力在相同操作条件下比文献报道的金属丝网多孔介质填料减少４０％以上。     

三角形螺旋填料旋转床全回流精馏性能研究

为了寻找强化气液传质过程的有效途径,自制了1套小型旋转填料床,床内填充了φ2mm×2mm三角形螺旋填料,以乙醇-水为实验物系,进行全回流精馏实验研究.实验结果表明:三角形螺旋填料旋转床存在一最佳转速nopt=1050r/min,当转速nnopt时,理论板数随液体流量和气体流量的增大而减小,且减小的很快.在nopt=1050r/min、液体流量L=14.7L/h、气体流量V=7.4m3/h时传质效果最好,每米填料相当于88块理论板,在适宜的转速范围内每米填料相当于62～88块理论板.三角形螺旋填料旋转床使传质过程得到极大强化,其传质效果比重力场三角形螺旋填料塔提高1倍左右.     

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。     

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。