泡罩立体筛板性能研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 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
• 3.1.2.1 泡罩立体筛板1和2的湿板压降实验研究
• 3.1.2.2 泡罩立体筛板3和4的湿板压降实验研究
• 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
• 5.2.2.1 物性的影响
• 5.2.2.2 塔板结构的影响
• 5.2.2.3 操作条件的影响
• 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