多层鼓泡塔中液体轴向混合的研究

本文分两部分,在第Ⅰ部分中以实验验证了级内完全混合——级间有返混模型用于多层鼓泡塔的适用性。在空气-水系统中,用稳态示踪方法分别测定各级间的返混系数。从统计力学的观点,将本文及西胁昭雄在大孔径、大开孔率范围的实验结果进行了统一关联,得到一较普遍的关系式。第Ⅱ部分研究了碳酸镍铵溶液中不饱和硫化物在鼓泡塔中的氧化行为,应用返混模型及氧化速度方程,对塔内轴向不饱和硫浓度分布进行了计算,与实验结果比较,两者能基本相符。解析求出了塔内最佳氧化温度,也能与实验结果符合。     

浅述流体力学因素对精馏塔塔板效率的影响

塔板效率在实际塔设备设计中作为一个极为重要的指标,不仅描述了塔板上的传质效果,而且也是传统平衡级理论中连接工艺变量(理论板数)与设备变量(实际塔板数)的桥梁。从气液构型、液相返混、气液不均匀分布、塔板上气体混合、漏液、雾沫夹带等方面详细剖析了影响塔板效率的各个因素,以期为各种塔板的最佳操作点提供理论依据。     

混合池模型推算气液返混对精馏效率的影响

精馏操作过程中 ,气液返混现象对精馏传质效率有重要影响。为预测其影响规律 ,文内针对含有错流塔板且气相预混合的精馏塔 ,提出了气液返混发生时计算精馏效率的混合池模型。所得计算结果与实验数据的比较说明模型是可靠的。在此基础上 ,根据计算结果 ,探讨了不同情况下气液相返混对精馏效率的影响 ,发现气体返混和液体返混的发生均导致板效率下降 ,且过程的汽提因子和点效率越大 ,板效率随返混的发生而下降的速度越快。     

脉冲筛板萃取柱中传质过程的研究

在内径40mm实验脉冲筛板柱中,用30%磷酸三丁酯-硝酸-水体系测定了各种操作条件下两相稳态传质浓度剖面、液滴直径分布和分散相体积分数.根据多级返流模型拟合实际浓度剖面推算得到真实的体积传质系数K_(oDa)和两相返混参数,并进而计算出相际传质系数K_(oD).对标准板和分散-聚合型板两种柱结构内的传质过程进行了分析和讨论.研究结果表明,在本实验范围内,脉冲筛板柱内相际传质系数可按单液滴湍流内循环传质模型来预测.     

精馏塔理论板上浓度返混对分离效果及能耗的影响——化工原理课程从闪蒸角度对精馏的解释

精馏塔理论板上的气液相接触后进入相临理论板的物流组成通常会偏离平衡组成,带来的浓度返混对分离能力和所需热量具有很大影响。为了便于从能耗和分离效果上进行对比,采用了带回流的多级闪蒸作为常规精馏的等价流程,以气化分率为变量进行研究。通过理论推导及Aspen plus模拟证实带回流多级闪蒸与常规精馏构型的一致性,选用苯-甲苯体系进行模拟研究。研究结果表明,进行精馏操作时若每级进料气、液相间的浓度返混程度越小则分离效果和所需的热负荷越能得到优化。同时得到在保证每级进料气、液相间无浓度返混时各级温度、汽化分率分布的初步规律,为效益高的精馏塔设备的设计提供了目标函数和约束条件。     

沸腾层设备的气体分布筛板

气体分布筛板是沸腾层设备的主要部件。其结构优良与否直接影响沸腾层设备的操作和沸腾层的流体动力学状态。因此近来已引起许多研究人员的注意,而且对它进行了研究。本文仅就沸腾层设备气体分布筛板的孔率计算、分布板结构和改善气流分布的方法等问题进行介绍。一、气体分布筛板的孔率计算若维持沸腾层的床层高度不变,测定总压降(沸腾层压降+施板压降)与流速的关系,可得如图1所示的     

流动模型方法及其在化工中的应用

THEMETHODANDUSEOFFLOWMODELINCHEMICALENGINEERING1前言当流体流过化工设备时，由于流体与器壁和流体微元（分子或分子团）间的相互摩擦，各流体微元通过设备的停留时间会不同，这种具有不同停留时间流体微元间的混合叫做返混。流体返混合影响到设备的传热、传质和反应的结果。目前，在化学工程研究和设计领域中，一般是采用流动模型方法来处理和解决这一问题。目前，流动模型方法广泛用于反应器、换热器、蒸馏塔板、填料塔等化工设备的模拟计算，它为这些设备的设计、分析、操作及过程调优发挥了重要作用。但是，由于…     

基于CFD的搅拌萃取塔结构优化与流场分析

为降低搅拌萃取塔内轴向返混并增大通量，在搅拌筛板萃取塔基础上改进内部结构，设计了返混相对较轻的搅拌萃取塔。通过停留时间分布模拟，结合返混模型和流场分析，研究了通道面积、环隙位置、开孔方式和澄清段高度等因素对流体流动特性的影响。结果表明，级间转动挡板可以有效抑制塔内轴向返混，且挡板直径越大，塔内通道面积越窄，抑制返混效果越好；固定环开孔和级间挡板开孔均会带来一定程度的返混，尤以搅拌桨下方的级间挡板开孔影响最为严重；设立澄清段可以降低塔内返混，且澄清段高度越高返混越小，实际应用时考虑到设备成本，澄清段高度与塔径之比以0.7左右为宜。     

提升管反应器进料混合段内气固两相流动特性(Ⅱ)理论分析

针对提升管进料混合段这一复杂的混合流场建立了轴向颗粒返混模型 ,用以计算颗粒相返混比、轴向速度以及混合相密度等 ,从而将颗粒相的流动描述成单一参数控制的行为 .并根据多相流动的扩散模型和冷态实验的结果给出了射流相浓度在截面上分布规律的计算方法 ,指出该浓度分布主要与射流气速和预提升表观线速的速度比有关 ,而其他操作参数的影响都是次要的 .     

带转动挡板的搅拌萃取塔连续相停留时间分布研究

为获取带转动挡板的搅拌萃取塔内部流体流动状况，采用脉冲示踪法对塔内连续相停留时间分布(RTD)进行研究，并结合轴向返混模型得到了连续相的返混系数。结果表明，随着连续相体积流量、总流量或连续相与分散相体积流量比值的增大，连续相RTD曲线收窄、峰值明显增大、连续相停留时间和返混系数均减小；改变分散相体积流量，连续相RTD以及返混系数基本不变。此外，改变搅拌转速对连续相RTD影响较小。将返混系数与操作条件和物性参数进行关联，关联式最大偏差为19.8%、平均偏差为7.7%，表明关联式可用于带转动挡板的搅拌萃取塔的连续相轴向返混程度的评估。     

孔板波纹填料的结构参数对其性能的影响

在内径Φ30 0mm的填料塔中研究了孔板波纹填料的结构参数对液相轴向混合特性、流体力学和传质性能的影响 .研究结果表明 ,轴向返混参数随开孔率、倾角的增加及盘高的减小而增加 ,填料层压降随开孔率、盘高的增加及倾角的减小而降低 ,传质单元高度随倾角的增加、盘高的减小而降低 ,开孔率对传质单元高度的影响有一个适宜值 .通过对实验数据的回归分析得出了轴向返混参数、填料层压降及传质单元高度的关联式 .该研究结果对孔板波纹填料的开发与设计具有参考价值     

国外流态化反应器中的气体分布板及内部构件

流态化反应器在从小试验到中间试验直至生产规模试验的逐级放大过程中,通常由于气泡短路的逐渐严重,气体返混的逐渐加剧,致使反应选择性变差,转化率降低。廿多年来的实践证明,要解决这样一个问题,流化床中的气体分布板及内部构件的正确设计是二个重要方面。气体分布板决定了气泡的产生频率及气-固接触的初始状态;内部构件则直接影响整个     

大直径浅层鼓泡塔的混合时间

在塔径786 mm和高径比1.5的浅层鼓泡塔内,研究了气体分布器结构对混合时间的影响.实验中选用的气体分布器为单管和不同分布形式的四管分布器.表观气速为0.014～0.2 00 m/s,采用电导脉冲法沿轴向不同位置测定了液体混合时间.结果表明,单管分布器气含率较四管分布器要小;四管分布器的通气管分布形式对混合时问有很大影响,当分布环直径与塔径比(d/DT)为0.25时,混合时间最短;当d/DT为0.55时,混合时间最长;而d/DT为0.37和0.75时介于两者之间.数值与单管接近.并采用多级循环模型分析计算了不同操作条件下的模型参数一级数S和级间质量交换速率uB,预测的混合时间与实验结果吻合较好.     

孔板波纹填料结构参数对液相轴向混合的影响

在内径300mm的填料塔中,以空气-水-氯化钾为物系,研究了孔板波纹填料的结构参数对液相轴向混合特性的影响。研究结果表明,轴向返混参数Pe随开孔率、倾角β的增加及盘高H的减小而增加。该研究结果对孔板波纹填料的开发与设计具有参考价值。     

返混对气-固反应特性测试和活化能表征的影响

采用冷态研究和高温反应相结合的方法,探究了气-固反应过程中返混对反应特性和动力学的影响。首先利用脉冲示踪法考察微型流化床内的气体停留时间分布规律和气体返混特性,揭示床内径D、表观气速U_g、介质颗粒粒径d_p对床内气体返混程度的影响,并分析气体流动偏离平推流的程度,得到其最大程度接近平推流的操作范围。进而,选取活性焦燃烧这一典型气-固反应,分析微型流化床反应分析仪中不同程度的返混状态下等温燃烧的反应行为和活化能演变,再现了D、U_g、d_p对反应测试结果的影响,即：随着床径减小及表观气速和介质颗粒粒径的增大,反应器内产物气体经历的返混程度减小,使得产物气体近平推流的输出并被即时检测,获得更好揭示反应本质特性的反应活化能。活化能数值随返混程度的减少而增大,且更易达到稳定反应状态。     

对二甲苯氧化反应器非均匀混合模型

对二甲苯氧化是一个复杂的气-液-固三相反应过程。今根据实验测取的对二甲苯氧化反应动力学关系与数据,建立了工业氧化反应器的非均匀混合模型,用以考察气、液相的混合状况及其对反应的影响。模型采用三区串联加区问返混的结构,区间返混参数由工业反应器实测轴向温度分布拟合确定。计算表明,釜内液相混合接近全混、流,而气相氧浓度存在明显的轴向梯度：溶剂蒸发与液相混合相互竞争造成反应器内有一定的温度梯度：氧浓度梯度和温度梯度共同作用使得CO2．CO量增多,燃烧副反应加剧,这其中氧浓度梯度起主要作用。     

卧式双轴自清洁反应器粘性体系停留时间分布

在粘性体系中以茜素红为示踪剂,采用紫外光测试技术研究了卧式双轴自清洁反应器中的停留时间分布(RTD),利用返混模型对实验条件下的RTD及返混系数进行了模拟计算,得到了返混系数与雷诺数的关联式。结果表明,反应器的RTD受物料流速、搅拌速率及物料粘度等因素的影响,体系粘度增加返混系数减小;在实验范围内,基于返混模型的计算结果与实验结果基本相符。     

循环流化床气体返混及停留时间的分布

本文采用脉冲示踪技术,研究了直径140 mm循环流化床内气体的返混特性及其停留时间分布规律,并通过一维轴向扩散模型,得到了气体轴向扩散系数。实验结果表明,在循环流态化条件下,气体轴向流动明显偏离于平推流,并且随操作气速增大或颗粒循环速率的减小,气体轴向返混程度减小。     

流化床气体分布板的研究

气体分布板是流化床设备的重要部件之一。它的工作状况直接影响流化床的操作效果。目前为了评价流化床的气体分布板皆以筛板上气流分布的均匀性作为基准。如果改变不同流速测定沸腾层中气体分布板中心与边缘的风速差,可以发现:当操作气流速度较小时,风速差较大;随着速度的增加,风速差逐渐减小;当流速达一定值后,风速差即保持不变(如图1所示)。图1中的a点可称为气体分布板的     

加压下板波纹规整填料塔中液相混合行为

采用脉冲示踪法测量了在0．3MPa、0．5MPa和0．6MPa压力下以及在一系列液速和气速下250Y型孔板波纹规整填料内液相的混合行为。应用时域最小二乘法由实验数据得到了液相的轴向返混系数和轴向有效流速等参数,并以y=aReL^e10^cReG10^dp的形式对轴向Peclet准数进行了关联。本研究补充了目前缺乏的加压操作下规整填料液相混合行为的数据。