探究加压条件下规整填料传质特性研究

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1、天津大学博士学位论文加压条件下规整填料传质特性研究姓名：王广全申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：袁希钢20051201中文摘要为了了鳃加压条件下规整填料精馏塔的传质性能，准确预测整塔传质效率，本文通过实验就压力对传质效率的影响进行了研究，并且通过建立相应的模型对传质效率和有效相界面积进行了预测，另外对加压条件下规整填料的“效率驼峰”的机理进行了初步讨论。实验首先在高压精馏热模实验装置上进行，塔径为150mm，测试填料和物系分别为Mellapak350Y和正丁烷／异丁烷，压力范围为0．7～1．9MPa。实

2、验结果表明在实验条件的范围内，随着气相负荷的增加，填料的分离效率呈增加的趋势，而随着操作压力的增加，平均的分离效率亦呈增加的趋势，并且通过轴向浓度分布情况评价了填料塔的传质性能。本文得到的数据与FRI的存在着明显的差异，通过分析认为这个差异主要是由于实验设备因素造成的。根据上述实验数据，建立了一个预测规整填料效率的简捷方法，并利用文献中的数据对提出的方法进行了验证，结果表明对于绝大部分的实验数据点，预测的误差均小于20％，因此能够较好的预测实验结果。同时采用小直径热模精馏塔进行了压力对传质效率影响的实验，塔径为

3、19mm，填料为比表面积约为1400m"1的丝网规整填料，实验测试物系为甲醇／乙醇和正丁烷／异丁烷，测试压力范围为0．1～O．7MPa(甲醇／乙醇)和0．7～1．9MPa(正丁烷／异丁烷)。从实验结果看出，在实验的全部操作压力范围内(0．1～1．9MPa)，随着气相负荷的增加，填料的分离效率呈增加的趋势，而随着操作压力的增加，平均的分离效率亦呈增加的趋势。利用F砒的实验数据对Rocha模型进行了修正，提出了一个规整填料有效相界面积的计算模型。利用本文两次的实验数据和文献中的数据，对提出的模型进行了验证，并与Gu

4、alito模型进行了对比，结果表明本文提出的模型较Gualito模型能够更好的预测板波纹规整填料的实验结果，但是二者对于丝网填料，尤其是高比表面积的丝网填料的有效相界面积预测结果均欠佳。对加压条件下规整填料的等板高度“驼峰”现象的分析表明，对于这一反常的现象成因，目前还没有统一的认识。本文在分析现有的研究成果的基础上，认为“驼峰”现象和气液两相的返混有关，而两相的返混取决于操作、物系、填料以及设备尺寸等诸多因素。由于返混主要来自两相流体的分布不均，因此加压条件下，气液两相尤其是液相的分布是非常关键的。关键词：规

5、整填料加压传质效率有效相界面积等板高度“驼峰”返混ABSTRACT。Tobetterunderstandthemasstransferperformanceofstructuredpackeddistillationeolummundereleva蜮lpressuresisofgreatimportanceformoleaccuratelypredictingtheirmasstransferefficiency．Inthisthesis，experimentswereconductedtDinvestigat

6、ethel：lr既sllreeffectOnmasstransferefficiencyandcorrespondingmodelsWel"eestablishedtopredictmasstransferefficiencyandtheeffectiveinterracialal'eaofstructuredpackings．Inaddtion,thethoretiealmechanismof“efficiencyhump'’ofstructuredpackingsunderelevatedpl'e$$uI'

7、e$wasdiscussedpreliminarily．AtfirsttheexperimentswereconductedOnhi曲pressurehotmoldingdistillationequipmentsinacolumnof150mmIDwithmoperatingpressurerangeofO．7-1．9MPa．ThetestingstructuredpackingandsystemwereMellapak350YandC4／i-C4respectively,Resultsshowthatwit

8、hintherangeofexperimentalconditions．晰血thegasloadincreaseseparationetticieneyofpackingincreasesandaverageHETPdecreaseswiththepressureincrease．AnevaluationOnmasstransferperformanceofthecolumnwasal