一种分隔流低返混喷射态塔板的研究

作     者：周惠敏 

作者单位：河北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王柱祥

授予年度：2020年

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：堰高 板孔动能因子 板压降 雾沫夹带 液体提升量 板效率 

摘      要：板式塔在化工分离中占有重要地位,而塔板又是板式塔的核心部件,因此对于新型塔板结构的开发和性能研究成为重中之重。为了对新型垂直筛板(New-VST)和F1型浮阀塔板的性能进行研究,本文首先以乙醇-水为物系,在塔内径为500 mm、塔内装有5层塔板的精馏塔内进行热膜实验,在全回流操作条件下,研究不同堰高和板孔动能因子对New-VST和F1型浮阀塔板板效率的影响;然后探究雾沫夹带对New-VST板效率的影响;最后通过测定同一板孔动能因子、不同堰高下的New-VST液体提升量,揭示液体提升量与堰高和板效率之间的关系。热膜实验结果反映出New-VST的性能更加优良,为了得到一种性能更好的塔板,根据New-VST帽罩的结构,本课题组研究设计了一种新的塔板—分隔流低返混喷射态塔板,该塔板气液接触方式采用传质推动力最高的逆流方式,气液在每层塔板上只有一次传质机会,传质完成后的液相直接进入到下层塔板,气相则上升到上层塔板,可以有效减少液相返混,提高板效率,这种塔板适用于气液负荷比较大的操作工况。为了进一步研究分隔流低返混喷射态塔板的性能,选用New-VST和F1型浮阀塔板与之对比,首先采用空气—水物系,测量New-VST、F1型浮阀塔板和分隔流低返混喷射态塔板这三种塔板的干板压降和湿板压降并进行对比,并对分隔流低返混喷射态塔板的干板压降数据进行关联,得出关联式;然后在塔径为500 mm且装有3层塔板的精馏塔内,进行氨吸收传质实验,对分隔流低返混喷射态塔板的板效率进行研究:通过采样测得的氨水质量分数,比较这三种塔板板效率高低;最后介绍了分隔流低返混喷射态塔板在工业中的应用。结果表明:1.堰高为40 mm、板孔动能因子F为14.7 m/s(kg/m)时,New-VST具有最高板效率;堰高为50 mm,F为13.1 m/s(kg/m)时,F1型浮阀塔板具有最高板效率,并且New-VST的最高板效率更高。2.雾沫夹带会使塔板的板效率变差,通过在塔板上放置丝网,可以有效减少雾沫夹带量,提高板效率。***-VST的液体提升量随堰高的增加呈递增趋势,板效率随着液体提升量的增大,呈现先增后减的规律,将液体提升量控制在1.0-1.6 m/h的范围内,板效率较高。4.在吸收氨实验中,分隔流低返混喷射态塔板的板效率最高,F1型浮阀塔板的板效率最低。5.在同样操作工况下分隔流低返混喷射态塔板湿板压降最低,干板压降与New-VST大致相同,F1型浮阀塔板的干板压降和湿板压降都最高。6.分隔流低返混喷射态塔板成功应用于工业,是一种综合性能良好的塔板。