复合型精密精馏填料传质性能及新型催化精馏填料流体力学性能的研究

摘要

本文通过对填料内部气液两相流动规律的深入分析，开发了两种新型填料，一种是用于精密精馏过程的复合型精密精馏填料，一种是用于催化精馏过程的催化精馏规整填料。对于复合型精密精馏填料重点研究其传质性能；对于新型催化精馏规整填料主要研究其流体力学性能。 通过分析目前工业中常用的规整填料和散堆精密精馏填料的特点，开发了一种能够消除放大效应的复合型精密精馏填料并对其传质性能进行了测量研究。实验在塔径100mm精馏热模塔上进行，测试填料由Mellapak 350Y型填料和θ网环填料复合而成。实验物系为氯苯/乙苯，液体喷淋密度为0～2.1m3/m2·h，空塔气速0～2.1m/s。实验发现，流体在复合填料内部的流动情况与规整填料相似，填料的传质性能接近精密精馏填料，每米填料的传质效率在13块理论板数以上。通过初步的传质实验，找出了目前设计存在的不足之处并提出了改进措施。 通过分析一种工业中常用的催化精馏填料内气液两相流动可能存在的问题，开发了一种新型催化精馏规整填料并进行了流体力学测试研究。实验为冷模实验，实验塔塔径为380mm，测试物系为空气水，喷淋密度0～25m3/m2·h，空塔气速0.31～2.2m/s。实验结果表明，现有工业常用填料压降在10kpa/m以上，而且其压降和持液量随喷淋密度的增加呈级数增大。新开发的填料由于能够很好地控制气液两相的流动，在正常操作条件下，压降在4kpa/m以下，而且压降和持液量随喷淋密度的增加呈线性变化，因此该结构的填料能够有效节约能源，提高生产效率。

目录

文摘

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第一章文献综述

1.1填料塔的发展历史

1.2填料的发展历史

1.2.1散堆填料

1.2.2规整填料

1.3填料的流体力学性能

1.3.1填料床层内的气液连续流动过程

1.3.2填料泛点气速与压降的关系

1.4填料的传质计算

1.4.1双膜传质理论

1.4.2理论板当量高度HETP的计算

1.5本课题研究内容

第二章复合型精密精馏填料的流体力学性能研究

2.1实验装置

2.2实验中所用填料

2.3实验条件

2.4实验步骤

2.5结果与讨论

第三章复合型精密精馏填料的传质性能研究

3.1测试复合型精密精馏填料的热模实验装置及流程

3.2实验方案的确定

3.2.1实验所用填料

3.2.2实验测试物系的确定

3.2.3实验方案的确定

3.3实验操作步骤

3.3.1开车前的准备工作

3.3.2实验步骤

3.3.3取样方法

3.3.4样品分析方法

3.4结果与讨论

3.4.1实验数据处理

3.4.2结果讨论

3.5本章小结

第四章一种催化精馏填料流体力学性能的测试

4.1引言

4.2实验装置及其流程

4.2.1实验装置

4.2.2实验方案

4.3实验操作步骤

4.4结果与讨论

4.4.1催化精馏组件的几何特性

4.4.2流动现象观测

4.4.3催化精馏组件的压降

4.4.4填料的泛点特性

4.4.5填料的持液量测定

4.5结论

第五章新型催化精馏规整填料的开发

5.1引言

5.2催化剂的装填方式

5.2.1拟固定床催化剂装填方式

5.2.2拟填料装填方式

5.3催化精馏结构的发展方向及其工业化

5.4新型催化精馏规整填料结构的开发

5.5新型催化精馏规整填料的流体力学性能

5.5.1新型填料压降随气相负荷的变化

5.5.2新型填料持液量随气相负荷的变化

5.5.3新旧催化精馏填料流体力学性能的比较

5.6结论

第六章结论与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢