新型导向梯形立体复合塔板的流体力学与传质性能研究

发布时间：2020-06-09 06:20

【摘要】：针对化工分离产业中对精馏塔板大通量、高效率、低能耗要求,解决精馏塔分离高能耗、低产能的问题。本文将板式塔不同开孔方式及填料相结合设计开发了一种新型塔板—导向梯形立体复合塔板(FTCT)并对其进行流体力学性能和塔板传质效率的研究。在直径为500 mm板间距为450 mm的有机玻璃塔内以富氧水-空气为物系对6块FTCT塔板进行了冷模实验,测定了在不同实验条件下FTCT塔板的压降、清液层高度、雾沫夹带、漏液以及塔板传质效率。通过改变帽罩的排布方向,塔板帽罩的形态以及帽罩夹角大小,探究对塔板性能的影响,并且将FTCT塔板与New VST和F1浮阀塔板进行了性能对比。通过对实验数据的整理及作图分析表明,梯形帽罩排布方向对干板压降、雾沫夹带、漏液及传质效率影响较小,正向梯形帽罩有效的降低了塔板清液层高度和湿板压降;梯形与矩形帽罩对塔板的传质效率影响较小,在高气速下,梯形帽罩有效的降低了塔板压降、清液层高度、雾沫夹带以及漏液;不同角度梯形帽罩对塔板性能有较大影响,存在最佳夹角6°使塔板性能最优。FTCT塔板的干板压降比New VST塔板低10%以上,湿板压降低60%左右,雾沫夹带及漏液均比New VST塔板低;在高气速时,FTCT塔板的塔板压降比F1浮阀塔板低50%以上,雾沫夹带低30%以上。另外,FTCT塔板传质效率在70%以上,塔板效率较高。此外,根据实验测定数据拟合得到了 6块FTCT塔板的干板压降和湿板压降关联式,塔板压降拟合计算值与实验值相比误差均在10%以内且线性相关性均在0.98以上。根据塔板干板压降的产生因素,推导出FTCT塔板的干板压降模型,模型值与实验值相对误差均在10%以内。该模型为:(?)利用上述压降模型可以为复合塔板的设计开发提供理论指导。实验研究表明新型导向梯形立体复合塔板是一种性能良好的精馏塔板,具有塔板压降低、操作弹性大和传质效率高的特点,具有很好的发展潜力与工业应用价值。
【图文】：

泡罩塔板,结构示意图,帽罩,筛孔塔板

泡罩分为升气管和帽罩结构。帽罩上开设一定数量的筛孔或条形孔，气流经逡逑过升气孔上升，进入帽罩后气相的方向发生了改变，并分散成小气泡后与液相进行接逡逑触传质。如图１－１所示为圆形泡罩结构示意图。逡逑｜：＾０｜逦｜肉｜逦丨肉｜逡逑＾７ｔＭ邋［邋ＫＺＺ／／／／１邋＇１／／／Ｚ７６逦￥７７７／／Ａ邋Ｗ／／Ａ逡逑图１－１泡罩塔板结构示意图逡逑Ｆｉｇ．１－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｂｕｂｂｌｅ邋ｃａｐ邋ｔｒａｙ逡逑ｕ．２筛孔塔板逡逑筛孔塔板也是在很早的时候得到了应用，但结构简单的筛板会造成较低的操作弹逡逑性。二战后，大型化的化工生产将生产企业的关注度转移到设备的加工和维修之上，逡逑２逡逑

结构图,高效导向筛板,结构图,塔板

孔塔板的特点是：１．多根降液管被安装在塔板的中间，在相邻的上下层塔板上的降液逡逑管呈现９０°邋；邋２．在降液管的最下端并不能达到相邻的塔板的液相，此时是处在塔板逡逑上的气相空间中的，所以受液区也可以开孔鼓泡。如图１－３为多降液管筛孔塔板的结逡逑构示意图。该种塔板可以处理的液相负荷大，开孔区域大，液相的分布比较均匀；但逡逑该种塔板还存在一定了缺陷，如：液相返混大，板效率接近于点效率，，液体下流时容逡逑易出现短路现象等。在ＭＤ塔板开发后的几年中，Ｕ０Ｐ公司对其进行了改造和优化，逡逑设计开发出了邋ＥＣＭＤ塔板、ＶＧＭＤ塔板［１４］。逡逑多降液管筛板塔板于１９７０年左右被中国多个研究单位研究，浙江工业大学结合此逡逑种塔板溢流强度，板上清液层高度，塔板压降和液流阻力等因素开发出Ｄ．丨系列塔板逡逑悬挂式的降液管结构被应用到了这种新型塔板中，改进了塔板的液相流动方式。逡逑其中：较宽的降液管结构被应用到ＤＪ－１型塔板上，溢流强度可以被提高很多；ＤＪ－２逡逑型塔板的特点是安装了一种新型的结构一一导流板
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ053.5

【参考文献】