试析新型规整填料性能的研究

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1、遥聚缎撼鎏4镳糍秘o《揣一_#杆#晶毒二，，⑧天串大蓦硕士学位论文学科专业：化学工程作者姓名：曹黎指导教师：张卫江教授T浊上出tT／"内山It,-'-,中文摘要金属丝网波纹规整填料具有高理论板数和低压降等特点，己被广泛应用于多种精馏过程中。硼同位素的分离需要采用高效的填料，为给同位素分离的工业化提供实验依据，本文在全回流和部分回流比的条件下，用环己烷一庚烷和庚烷一甲苯两种二元测试物系对直径为50ilml的CDGl700Y和cDG2500Y型金属丝网规整填料的流体力学性能和传质性能进行了考察。实验结果表明，这两种填料的压降随着回

2、流比的增大而增大，单位填料层高度的等板高度HETP变化趋势则相反；CDGl700Y和CDG2500Y型填料的具有较高理论板数；此外，由实验结果可知这两种填料可操作的范围较窄，气体动能因子F在1和0．75左右压降和等板高度HETP值突然变化，塔内出现液泛现象，CDGl700Y型填料操作弹性更大。在上述实验基础上，尝试采用SRP(II)模型对上述两种填料韵性能进行模拟，为其工业化应用提供可靠的设计计算依据。在环己烷一庚烷体系中，SRP(II)模型对CDGl700Y和CDG2500Y型规整填料流体力学性能的模拟值与实验值比较，平均百

3、分比误差分别为37．02％和35．87％，等板高度的模拟值与实验值平均百分比误差分别为26．94％和19．7％；在庚烷一甲苯体系中，相应的流体力学性能模拟的平均百分比误差分别为21．06％和20．37％0，等板高度模拟的平均百分比误差分别为25-45％和21．82％。由于sRP(n)模型对上述填料性能模拟计算误差较大，所以在sgPOI)模型基础上提出了新的理论假设以及与液相阻力相关的系数口，和口，，修正了传质单元高度HTu的计算式，用实验值对修正式进行了最小二乘法拟合得到适合于这两种填料类型的参数a。和a，的值。用修正后的模型

4、对CDGl700Y和CDG2500Y型金属丝网波纹填料进行模拟计算，结果表明，在环己烷一正庚烷体系中，采用新模型对等板高度的计算值与实验值的平均百分比误差为11．5％和15．8％；在正庚烷一甲苯体系中，采用新模型对等板高度的计算值与实验值的平均百分比误差分别为14．39％和14．66％。上述结果表明，与SRP(II)模型相比，新模型能够比较准确的模拟填料性能，具有较好的预测效果。利用上述实验结果，采用金属丝网波纹规整填料CDGl700Y和CDG2500Y进行了年产量125公斤”B浓度由19．8％富集到95％的化学交换精馏塔的设

5、计计算，确定了理论板数、回流比等相关工艺参数及填料高度、塔的内径和填料压降，为后续的工业化放大提供了依据。关键词：金属丝网波纹填料流体力学性能传质性能SRP(II)模型ABSTRACTThemetalgauzestructuredpackingsarewidelyusedinmanydistillationprocessesbecauseofthelowpressuredropandhighnumbersoftheoreticalplate，Toprovidethefundamentaldatafortheindustrial

6、izationofboronisotopeseparation，experimentswerecarriedouttoinvestigatetheperformanceofCDGl700YandCDG2500Ymetalgauzestructuredpackingsusingthemixtureofcyclohexane-n—heptaneandn—heptane-meth37lbenzeneundertheconditionsoftotalrefluxanddifferentrefluxratios．Experimental

7、resultsshowthatthepressuredropriseswiththeincreaseofrefluxratioandtheadversechangetrendhappensfortheheightequivalenttotheoreticalplate．Inaddition，thetwokindsofpackingshavehighnumbersoftheoreticalplateandnarrowerrangeofoperation．Onthebasisofexperiments，SRP(II)modelwa

8、susedtocalculatetheHETPandpressuredropofCDGl700yandCDG2500Ymetalgauzestructuredpackingsinordertoprovidereliabledatafordesignofboronisotope