渗流型催化蒸馏塔内件结构及流体力学性能研究

摘要

本文设计了一种新型的渗流型催化蒸馏塔内件，可借助液体的重力促进反应物以适当的速度进入催化剂床层，使反应物与催化剂表面充分接触，同时也促使产物及时移出催化剂床层，避免过度反应，有效控制反应物在催化剂表面的停留时间。分别在Φ50mm的单塔内件小型冷模塔器和Φ100 mm的中试冷模塔流体力学装置中，以常温常压下的空气一水作为介质，对其装填的床层的流体力学性能进行了研究。
　　 在Φ50 mm的小型冷模塔器中研究了树脂在水中溶胀后对床层体积的影响，同时探讨了纯催化剂装填下，床层上下为大气压；纯催化剂装填，床层底部通入气体；催化剂和填料混合装填，床层上下为大气压三种情况中，各因素如：液体流量、催化剂的装填高度、丝网孔径、床层的总压降、填料的装填比例等对床层上形成积液高度的影响。实验结果表明：树脂在润湿前后体积呈线性变化，润湿后体积大致增大一倍。床层上的积液高度随液体流量、催化剂装填高度和床层压降的增大而增大，随丝网孔径的变化无明显的规律性。在适当的填料装填比例下，床层上的积液高度会降低。
　　 依据单塔内件小型冷模塔器实验结果，设计并加工制做了六种不同筐尺寸的催化蒸馏塔内件，并在Φ100 mm的中试冷模塔装置中进行了流体力学性能研究。测试了不同筐尺寸装填方式下，筐中不同催化剂装填量下及催化剂和填料混合装填下的筐中不出现溢流的最大液体喷淋密度和空塔气速的关系曲线；不出现溢流的最大液体喷淋密度下的床层压降和空塔气速的关系曲线；同时对每种装填方式下的床层的干床层压降和不同喷淋密度下的湿床层压降进行了测试，得到了阻力系数、载点和泛点气速，泛点特性曲线。
　　 试验结果对于催化蒸馏塔的设计有一定的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

前言

第一章文献综述

1.1概述

1.2催化蒸馏的概念、工艺特点及使用范围

1.2.1催化蒸馏的概念

1.2.2催化蒸馏的工艺特点

1.2.3催化蒸馏的使用范围

1.3催化蒸馏塔催化剂的装填方式

1.3.1催化剂直接堆放在塔板上

1.3.2催化剂装填在塔板上的特定容器中

1.3.3催化剂装在降液管中

1.3.4催化剂与填料混装

1.3.5催化剂悬浮式装填

1.4催化蒸馏技术在化工生产中的应用

1.4.1催化蒸馏技术在醚化过程中的应用

1.4.2催化蒸馏技术在酯化过程中的应用

1.4.3催化蒸馏技术在加氢过程中的应用

1.4.4催化蒸馏技术在烷基化过程中的应用

1.5催化蒸馏技术的基础研究

1.5.1化学反应对气液平衡的影响

1.5.2反应段传质及其流体力学性能研究

1.5.3过程模拟

1.5.4反应动力学研究

1.6本文研究的主要内容

第二章单一催化蒸馏塔内件结构和流体力学性能研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1单一催化蒸馏塔内件的结构和装填

2.2.2实验装置与流程

2.2.3实验方法和步骤

2.2.4实验方案

2.3结果与讨论

2.3.1床层经水润湿前后的堆体积变化

2.3.2床层上下为大气压，纯催化剂装填床层上面的积液高度研究

2.3.3塔底通气体，纯催化剂装填床层上面的积液高度研究

2.3.4床层上下为大气压，催化剂和填料混合装填床层上面的积液高度研究

2.4 小结

第三章催化蒸馏塔内件结构尺寸和流体力学性能研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1催化蒸馏塔内件的结构和装填

3.2.2实验装置与流程

3.2.3实验方法和步骤

3.2.4实验方案

3.3结果与讨论

3.3.1筐中催化剂装填高度的实测值和理论值的比较

3.3.2相同装填量不同筐尺寸装填下的流体力学性能比较

3.3.3相同筐尺寸不同催化剂装填量下的流体力学性能比较

3.3.4添加不同的θ环丝网填料对流体力学性能的影响

3.3.5床层阻力和泛点特性曲线

3.4 小结

第四章结论

参考文献

致谢