试析水蒸汽精馏过程的实验研究和计算机模拟

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1、天津大学硕士学位论文水蒸汽精馏过程的实验研究和计算机模拟姓名：钱庆利申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：白鹏20021201摘要天然物质的分离需要在较低温度下进行，以避免热分解。本文针对传统多级过热水蒸气蒸馏的缺点，提出了水蒸汽精馏法，即伴有液态水的多级水蒸汽蒸馏，以使精馏温度明显降低。本文首先对水蒸汽精馏的流体力学和传质特性在填料塔中进行了实验研究；然后建立了水蒸汽精馏过程的平衡级数学模型，并进行了计算机模拟。模拟计算结果与实验基本吻合。通过模拟计算还表明：水蒸汽精馏的塔釜温度受塔压降以及塔釜组成等因素影响较小。水蒸汽精馏的能耗远远大于普通精馏。实验研究表明，水蒸汽精馏不仅温

2、度显著降低，而且水蒸汽精馏的泛点气速比普通精馏有显著的提高，但是，同一设备的最大油相通量却低于普通精馏。在相同空塔气速下，水蒸汽精馏的分离效率高于普通精馏；同一设备中相同的油相通量下，水蒸汽精馏的分离效率低于普通精馏。在水蒸汽精馏中，液态水的存在改善了填料层的传质状况。关键词：天然物质填料塔水蒸气蒸馏分离效率流体力学传质平衡级模型AbstractTheseparationofnaturalsubstancesneedstobecarriedoutatIowertemperatureinordertoavoidheatdecomposition．Becauseofthedisadvan

3、tagesoftraditionalsteamdistillation．thesteamrectificatiOilwiththeexistenceofliquidwaterwasproposed．Inthispaper,thehydrodynamicsandmasstransferofsteamrectificationinpackedcolumnwasstudiedexperimentally．Amathematicalmodelbasedonequilibriumstagehasbeenproposedtosimulatetheprocess，andthesimulationr

4、esultagreedwellwiththeexperiment．Thesimulationresultalsoshowedthatpress、lredropandthecompositionofoilhas1essinfluenceonthetemperaturethanconventionaldistillation．Theenergycostofsteamrectlflcationisconsiderablymorethanthatofconventionaldistillation．11leexperimentalstudyshowedthatnotonlythetemper

5、atureofsteamrectificationhasaremarkablereductioncomparedwi也conventionaldistillation,butalsothevaporvelocityoffloodingpointofsteamrectificationismuchhigherthanthatofconventionaldistillation，whereas，themaximumflowrateofoiliSlowerthant}latofconventionaldistillationincolumnofthesamediameter．Atthesa

6、mevaporvelocity,theseparationefficiencyofsteamrectificationishigherthanthatofconventionaldistillation,however,whentheyalecomparedatthesameoilflowrateincolumnofthesainediameter,theresdtistheopposite．Insteamrectification，thepresenceofliquidwatercanimprovethemasstraIlsferinthepackedbed．Keywords：Na

7、turalsubstanceMasstransferSteamelistillationMathematicalmodelHydrodynamicsPackedcolumn独创性声明本人声明所星交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特黝加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得鑫壅盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确