垂直筛板塔流体力学与传质研究状况

对我国在新型垂直筛板塔的流体力学性能 ,诸如塔板干板压降与湿板压降、板孔漏液、塔板过量雾沫夹带、板上帽罩单元的液体提升能力与液体循环程度的研究及其传质性能 ,诸如塔板传质效率模型、塔板空间气相中液体大小与分布、板间空间立体传质作用的研究等进行了综合 ,并予以分析论述 ,从中看出我国对新型垂直筛板塔已进行了较全面深入的研究工作 ,并取得了新进展。     

立体并流板的流体力学和传质性能

新型立体连续传质液体并流塔板是将LLC-Tray与两种并流流型相结合开发而成的新型塔板。通过实验测定了新型塔板的干、湿板压降,雾沫夹带,漏液等流体力学性能和传质性能,并进行关联得到了相应公式。结果表明,新型塔板板压降较低,雾沫夹带较低,液体处理量相对LLCT提高30%。     

立体传质塔板相对液体提升量的计算

液体提升量是影响立体传质塔板(CTST)气液传质的条件有关.今分析了气液两相在帽罩内部的流动特点和能量分布状况,以立体传质塔板帽罩单元为研究系统,分析了气液两相带入和带出系统的能量以及通过帽罩时的能量损失,同时考虑帽罩结构和气液物性的影响,建立了立体传质塔板相对液体提升量数学模型.由于影响流动过程能量损失的因素比较复杂,将其表达为阻力系数的形式,并作为模型的参数.在直径600 mm的实验塔中对液体提升量进行了实验研究,确定了模型参数,并对模型进行了检验.结果表明,所建模型能够较好地反映立体传质塔板上液体的相对提升量.     

新型矩形垂直筛板的研究

研究了一种矩形垂直筛板.该塔板是在塔板上设置数个由板孔、升气筒、矩型罩、底隙所构成帽罩单元,在单元内气液呈喷射状态接触,实现两相传热传质.流体力学性能和传质性能研究证明该塔板压降、漏液等性能与新型垂直筛板相当,但雾沫夹带要比新型垂直筛板低.因而该塔板具有较大的生产处理能力和较宽的稳定操作范围.     

新型垂直筛板帽罩结构改进的研究

为进一步提高垂直筛板塔的性能,提出3种改进帽罩结构的塔板,从中筛选出性能优良的新型帽罩结构的塔板。采用冷模实验装置,用空气-水体系进行初步的流体力学测试。3种新型帽罩塔板与标准型帽罩塔板相比,干板压降降低7.2%—30.9%、湿板压降降低7.9%—18%、塔板泄漏量降低16.4%—45.5%、雾沫夹带降低26.4%—58.7%、操作弹性增加60%—190%。3种改进帽罩结构的塔板性能优于标准帽罩结构塔板,倒盆顶帽罩塔板是其中较优良的塔板结构。     

浮阀脱落对塔板操作性能的影响

通过理论和实验分析,讨论了浮阀脱落对塔板操作性能的影响。塔板上部分浮阀脱落时,气相通过浮阀脱落后形成的大筛孔中的速度约为正常阀孔中速度的2.5—6倍,这种气相在塔板上分布不均的现象会对塔板的流体力学性能和传质性能产生较大影响。实验结果表明,随着浮阀脱落比例的增大,塔板压降减小,泄漏量、雾沫夹带量增大,使塔板的操作弹性下降,当液相负荷较小时将会导致塔板效率显著降低。     

混合箱塔板流体力学性能实验研究

研究开发了一种大通量高效率的混合箱塔板 ,它的非传质区仅占塔截面积的 5 %左右 ,在塔板上设计了用于提高气液传质效率的混合箱结构。在冷模试验塔内对混合箱塔板的压降、漏液、雾沫夹带以及降液管清液层高度等流体力学性能进行了试验 ,试验表明该塔板的漏液和雾沫夹带都比传统筛板有所减少 ,且通量大幅度提高     

新型立体传质塔板罩内压力分布和气液提升机理的研究

研究了新型立体传质塔板(CTST)的罩内压力分布情况,并研究了基于干板和湿板操作时帽罩内部不同高度处截面的平均压力变化规律,以及同一测压面上不同测压点的压力分布变化。研究了板上清液层高度、板孔动能因子对湿板操作时罩内压力分布的影响规律,建立了相应的关联式。从罩内压力分布角度研究了气相对塔板上液体的提升机理,分析了罩内压力分布对塔板压降等流体力学性能的影响。     

高负荷导向垂直栅板流体力学性能的初步探讨

本文提出了一种高负荷帽罩单元(H型),在Φ600实验设备中,采用水—空气系统,对安装H罩的VST塔板(简称HVST)的流体力学性能进行了研究。实验测定了各种几何及流体力学条件对塔板压降、雾沫夹带量和漏液点气速等的影响关系,并从流体力学理论出发进行了分析和讨论。获得了相应的关联式。实验证明HVST塔板雾沫夹带量下降78％。     

宝塔罩型塔板性能研究

开发了一种宝塔罩型塔板。该塔板是在塔板上设置数个由板孔、升气筒、塔型罩、进液孔所构成的豆塔罩单元，在单元内气液呈喷射状态接触，实现两相传热传质。流体力学性能和传质性能研究证明：该塔板压降、氧解析效率、漏液等性能与新型垂直筛板相当，但雾沫夹带要比新型垂直筛板低。因而该塔板具有较大的生产处理能力和较宽的稳定操作范围。     

立体传质塔板板上液相速度场的实验研究

在1 000 mm的冷模实验塔内采用热膜测速仪对立体传质塔板(CTST)的板上液相速度分布进行了实验研究。得到了CTST板上液相在平面上的速度分布特征;在液层高度方向,液相速度分布在塔板进口、出口和帽罩的底隙附近,分别具有不同的特点。考察了堰高、液体流量、板孔气速对板上液相流场的影响。测量结果表明,罩内气体的提升作用对板上液相流场影响较大,底隙附近的液体速度与进入塔板的液体速度之比随堰高和板孔气速的增大而增大,随着液体流量的增大,该比值减小到一定程度后略有回升。     

双溢流立体传质塔板上液相流场CFD研究

采用计算流体力学方法对直径为2 600 mm的工业规模双溢流立体传质塔板板上气液二相流动进行了模拟研究。计算了不同工况下收缩流和扩张流2种流型的液相流场分布,得到了双溢流塔板收缩流和扩张流2种流型的板上气液二相流场分布规律。通过将清液层高度的CFD结果和经验公式的计算结果进行对比,验证了所建模型的正确性。模拟计算结果表明:边降液管收缩流板面液相流动较均匀,近似于均匀的收缩流,不存在回流区;中降液管扩张流板面液相流动不均匀,靠近塔板中心流速较快,塔板弓形区存在着回流现象;板孔处的帽罩区液层较其他地方小,液相体积分数较其他地方低,扩张流受气相的影响较收缩流大。     

立体传质塔板板上液相流场的三维数值模拟

针对立体传质塔板(CTST)操作时的特点,对1 000 mm的CTST板上液相流场进行了三维计算流体力学(CFD)数值模拟.计算得出了板上液相流场的三维分布特征;实验测量和模拟结果对比,结果吻合较好,说明文中模型有较好的准确度,可以用于CTST板上液相流场的预测.对相同条件下筛板和CTST板上的液相流场分别进行模拟,...     

立体传质塔板（CTST）高效分离塔板技术进展

立体传质塔板（CTST）作为一种结构独特、性能优异的喷射型塔板，具有通量大、效率高、压降低、抗堵性能强、消泡性能好等特点。其优异特性是塔板与其附近气液流场多相耦合作用的结果。本文介绍了CTST塔板结构、压降、持液量等特性，对塔板附近气液流场性能机理进行综述，并进一步总结了CTST的优化方向及近年来的典型应用实例。由于CTST在不改变塔径的情况下替换塔板即可增大处理量和分离效果，能够以最小的投资提高产量，目前已在全世界多个国家和地区成功应用。其中，中国500多家企业的4000多套塔都已成功运行。覆盖了石化、PVA、制药、氯碱、PTA、苯精制/顺酐、化肥等行业。虽然CTST在工程应用上获得了广泛认可，但其作用机理仍有进一步研究的空间。完善CTST性能机理的研究对改进CTST、发展高效分离塔板技术有着重要意义。     

高效立体传质塔板在液化气分馏塔改造中的应用

对比了原50 kt/a LPG分馏塔采用的浮阀塔板与大通量新型高效塔板——立体传质塔板(CTST)的处理能力。说明了应用新塔板技术,仅将原液化气分馏塔的浮阀塔板更换为立体传质塔板(CTST),原塔外壳、塔板层数塔及内固定件不变,处理能力提高60%以上,经济效益显著。     

立体传质塔板在PTA装置尾气常压吸收塔的应用

介绍了大通量新型高效塔板—立体传质塔板CTST的技术性能,该塔板与F1浮阀塔板相比,处理能力提高80%以上,塔板压降比F1浮阀低40%,实现了大空间传质,提高了气液传质面积,提高了塔板效率。采用立体传质塔板与填料的混合设计方法,对仪征化纤一套PTA装置的尾气常压吸收塔进行了改造设计,结果表明AcOH的吸收率为99.6%,MA的吸收率为98.57%,年可回收AcOH 179 t,MA 2 200 t。不仅解决了尾气排放的环境污染问题,而且经济效益显著。     

CTST-F1复合塔板的实验研究

结合CTST和F1浮阀各自的优点,在CTST塔板的基础上组合得到了新型的CTST-F1复合塔板.以空气-水为物系,在直径为570 mm的有机玻璃冷模实验塔内,对CTST-F1复合塔板的清液层高度、板压降、雾沫夹带、漏液量等流体力学性能进行了实验测定,并与CTST塔板和F1浮阀塔板的性能进行了比较.由实验数据关联得到了复...     

Hydrodynamic Characteristics in the Counter‐Flow Total Spray Tray

The capacity of a column is limited by the distribution of gas and liquid, especially in case of large‐diameter cross‐flow trays. In order to solve the bottleneck, a new counter‐flow tray named total spray tray (TST) was put forward. Taking air/water as medium, the hydrodynamic behavior, including the pressure drop, weeping, entrainment, and clear liquid height, was investigated, in comparison with the CTST, which had a higher capacity. Based on experimental data, the correlations of the TST pressure drop were established by regression analysis method. The experimental results show that the TST has a lower wet pressure drop and less weeping. More interestingly, its clear liquid height can be self‐adjusting with the variation of the gas kinetic energy factor, which is beneficial to improving the capacity.