泡罩立体筛板性能研究

摘要

板式塔作为一种非常重要的气液传质设备，在化工、石油化工和炼油等生产中有着举足轻重的作用。因此，在塔器技术中对板式塔的研究意义重大。本论文在阐述了国内外新型塔板的结构特点及研究现状的基础上，自主研发了四种不同结构的泡罩立体筛板，并对它的各项性能进行了测定。
　　 本次实验分为两阶段。第一阶段，在1000mm×400mm规格的有机玻璃塔中，对分布在2层塔板上的4种塔盘以空气—水体系进行了冷模实验，测定了不同气液负荷下泡罩立体筛板的干板压降、湿板压降、雾沫夹带、泄漏量等流体力学性能，进而从每一层塔板上选出一种性能较好的塔盘；第二阶段，调整两块塔盘的开孔率、出口堰高度、泡罩高度和底隙开孔率等4个结构参数，在实现垂直筛板和泡罩塔盘的两个传质过程的同时，考察其流体力学性能，并拓宽其操作弹性，最后得到了一种结构最优的泡罩立体筛板。同时，在一定的液流强度下，将泡罩立体筛板和垂直筛板进行流体力学性能对比研究，并在氧气—水—空气体系中，利用氧解吸法标定其单板效率，并将其与垂直筛板进行对比。
　　 实验结果表明，泡罩立体筛板结构新颖，四种不同结构的塔盘均有相近的流体力学性能，BTS-1比BTS-2、3、4的综合性能要好一些，但压降仍需进一步降低。BTS-1能在比较宽的气相负荷范围内完全实现拉膜雾化鼓泡传质，其操作弹性大于3，可满足一般工业设计负荷60～120％变化范围的要求，最高操作弹性超过3.5，单板效率比垂直筛板提高了约20％。通过对实验数据进行分析，回归得到了压降、雾沫夹带、漏液的模型公式，为其工业应用提供了理论支撑。本文首次提出了泡罩塔盘和垂直筛板技术耦合和集成的思想。笔者预计BTS-1初步满足了工业设计的要求，在实际应用中会有更高的分离效率和处理能力。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1前言

1.2塔器的发展

1.2.1塔设备的作用

1.2.2塔设备的分类

1.2.3塔板的研究进展

1.3本文研究的主要内容和意义

第二章实验内容及条件

2.1泡罩立体筛板的设计特点

2.2实验设备参数和物性参数

2.3实验装置与流程

2.4实验内容和步骤

第三章塔盘流体力学性能研究

3.1塔板压降的实验研究

3.1.1干板压降

3.1.2湿板压降

3.2塔板漏液的实验研究

3.2.1泡罩立体筛板1和2的漏液实验研究

3.2.2泡罩立体筛板3和4的漏液实验研究

3.3雾沫夹带的实验研究

3.3.1泡罩立体筛板1和2的雾沫夹带实验研究

3.3.2泡罩立体筛板3和4的雾沫夹带实验研究

3.4小结

第四章不同参数下塔板流体力学性能研究

4.1不同开孔率下实验研究

4.1.1塔板压降比较

4.1.2塔板漏液量比较

4.1.3雾沫夹带量比较

4.2不同出口堰高度下实验研究

4.2.1塔板压降比较

4.2.2塔板漏液量比较

4.2.3雾沫夹带量比较

4.3不同泡罩高度下实验研究

4.3.1塔板压降比较

4.3.2塔板漏液量比较

4.3.3雾沫夹带量比较

4.4不同底隙开孔率下实验研究

4.4.1塔板压降比较

4.4.2塔板漏液量比较

4.4.3雾沫夹带量比较

4.5不同液流强度下实验研究

4.5.1塔板压降比较

4.5.2塔板漏液量比较

4.5.3雾沫夹带量比较

4.6塔板操作弹性研究

4.7小结

第五章泡罩立体筛板和垂直筛板性能研究

5.1塔板流体力学性能研究

5.1.1塔板压降

5.1.2漏液量

5.1.3雾沫夹带量

5.2塔板传质性能研究

5.2.1效率的四种表示方法

5.2.2塔板效率的影响因素

5.2.3传质效率实验研究

5.3小结

结论与展望

实验结论

创新点

存在问题及展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的科研成果

致谢