立体催化精馏塔板流体力学性能的研究

摘要

催化精馏是将催化反应与精馏分离有机地结合在同一个设备中进行的耦合过程，技术的关键之一是催化反应精馏段催化剂的装填。立体催化精馏塔板是一种新型板式塔装填方式，本文利用空气—水系统，在直径为600mm 的有机玻璃塔中，对其流体力学性能进行了系统的实验研究和理论探讨。 通过实验考察了板孔动能因子、清液层高度、罩体高度等关键参数对塔板压降、漏液及液体提升量的影响。实验表明干板压降、湿板压降均随板孔动能因子的增大而增大，不受罩体高度变化的影响，湿板压降随清液层高度的增大而增大，成正比关系；液体提升量随板孔动能因子的增大先增大后减小，随清液层高度的增大而增大，随罩体高度的增大而减小，但随板孔动能因子的增加，罩体高度的影响逐渐变小；漏液量随板孔动能因子的增大迅速减小，随清液层高度的增大而增大，但接近漏液点时清液层高度的影响不明显。 结合塔板压降的加和模型，对实验数据进行关联，得到压降与板孔动能因子、清液层高度及物性参数的关联式。基于能量守恒、质量守恒定律，建立液体提升量数学模型，该模型考虑了操作工况、板孔形式、罩体结构、物性参数等因素的影响。对模型做数据分析并适当简化，整理得到提升量计算公式，计算结果与实验数据最大相对误差为16％，平均相对误差为4.24％，可用于工程设计。