IP型高效填料的流体力学与传质性能研究

发布时间：2017-10-10 16:14

  本文关键词：IP型高效填料的流体力学与传质性能研究

  更多相关文章： 传质与分离 规整填料 流体力学性能 传质性能 工业应用

【摘要】：结合化工领域目前的发展状况,根据填料的工业应用需求,秉持着“低阻高效”的设计理念,本文综合折线形波纹填料和脉冲填料的设计思想,研究开发了IP型规整填料。IP型填料的波纹构型改变了传统的X型或Y型填料的直线式波纹形状,采用两种转角不同的折线依次交替排布的方式,在折线转角处圆滑过渡,并对填料表面进行粗糙化处理以增强成膜性。气液流动通道横截面积呈扩大和收缩交替变化的状态,加强气液混合；通过折线角度变化促进液相湍动,加快液膜更新,强化传质过程。常温常压条件下,采用冷膜实验方法,以空气-水-氧气为操作介质,测定四种比表面积的IP型丝网波纹填料(IP125、IP250、IP500、IP700)的综合性能,并和传统的X型、Y型填料进行对比。测试结果表明IP型填料的压降会随着比表面积、气速和液流强度的增大而增大；同一比表面积下,液泛气速因液流强度的增加而逐渐减小,同一喷淋密度下,比表面积越大则液泛气速越小；IP125型填料的干塔压降较X125型填料平均降低了21%,IP700型填料的干塔压降较CY700型填料平均降低了49%；在本文对比范围内,IP700型填料的湿塔压降均小于CY700型填料,而且随着气速的增加,压降间的差值逐渐增大；液泛气速较CY700型填料平均提高了19%；在实验喷淋密度范围16.87 m3·m-2·h-1-56.22 m3.m-2·2·h-1内,IP700型填料的传质性能均优于CY700型填料,L=33.73 m3.m-2·h-1时,HETP平均降低了14%。本文结合实验数据和IP型填料的特点,研究了适宜预测IP型填料流体力学性能的模型,并对其进行关联式拟合,得到了可用于计算IP型填料压降和液泛气速的关联式。计算结果表明,通过参数回归得到的IP型填料流体力学性能关联式可较为准确的预测其流体力学性能,相对偏差在10%以内。在实验数据和关联式的支撑下,进一步将IP型填料应用于正丁醇废液提浓回收和醋酸甲酯精制工段中。应用结果表明,IP型填料将废液中质量分数为2%正丁醇溶液提浓至85%,纯度为92.56%的粗醋酸甲酯提纯至99.9%以上。解决了工段存在的问题,达到了设计要求。研究结果表明,IP型填料是一种低能耗、高传质效率的填料,具有良好的应用前景。
【关键词】：传质与分离 规整填料 流体力学性能 传质性能 工业应用
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ050.45
【目录】：

• 学位论文数据集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 符号说明15-17
• 第一章 文献综述17-45
• 1.1 填料塔技术发展概述17-29
• 1.1.1 散堆填料18-21
• 1.1.2 规整填料21-26
• 1.1.3 塔内件简述26-29
• 1.2 填料的流体力学性能29-39
• 1.2.1 持液量29-32
• 1.2.2 压降32-37
• 1.2.3 液泛气速37-39
• 1.3 填料的传质性能39-43
• 1.3.1 有效相界面面积39-41
• 1.3.2 传质系数41-42
• 1.3.3 等板高度42-43
• 1.4 课题意义与研究内容43-45
• 1.4.1 课题意义43
• 1.4.2 研究内容43-45
• 第二章 IP型填料的性能测试45-53
• 2.1 IP型丝网填料的开发45-47
• 2.2 实验装置和实验流程47-49
• 2.2.1 实验装置47-48
• 2.2.2 实验流程48-49
• 2.3 实验方法49-50
• 2.3.1 流体力学性能实验49-50
• 2.3.2 传质性能实验50
• 2.4 数据处理方法50-53
• 第三章 实验结果与分析讨论53-91
• 3.1 IP型填料的流体力学性能53-66
• 3.1.1 干塔压降53-55
• 3.1.2 湿塔压降55-65
• 3.1.3 液泛气速65-66
• 3.2 IP型填料的传质性能66-82
• 3.3 IP型填料与传统填料的性能对比82-88
• 3.3.1 干塔压降82-83
• 3.3.2 湿塔压降83-85
• 3.3.3 液泛气速85-86
• 3.3.4 传质性能86-88
• 3.4 小结88-91
• 第四章 IP型填料的流体力学模型关联91-113
• 4.1 压降模型理论基础91-92
• 4.2 IP型填料干塔压降关联式拟合92-95
• 4.3 IP型填料湿塔压降关联式拟合95-107
• 4.4 IP型填料液泛气速拟合107-110
• 4.5 小结110-113
• 第五章 IP型填料的应用113-119
• 5.1 正丁醇废液提浓回收113-115
• 5.1.1 废液处理工段现存问题113-114
• 5.1.2 IP型填料的应用114-115
• 5.2 醋酸甲酯精制115-117
• 5.2.1 粗醋酸甲酯提纯115
• 5.2.2 IP型填料的应用115-117
• 5.3 小结117-119
• 第六章 结论119-123
• 6.1 结论119-121
• 6.2 展望121-123
• 参考文献123-129
• 致谢129-131
• 研究成果及发表的学术论文131-133
• 作者和导师简介133-134
• 附件134-135

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本文编号：1007328