板式萃取塔降液管結(jié)構(gòu)變化對傳質(zhì)影響的CFD研究.pdf

1、篩板萃取塔由于其處理量大,結(jié)構(gòu)簡單,造價低廉,被廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)過程。塔內(nèi)液液兩相的流動結(jié)構(gòu)對傳質(zhì)效率有重要影響,而塔內(nèi)連續(xù)相流動結(jié)構(gòu)又與塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。為此,本文提出通過對傳統(tǒng)篩板塔內(nèi)降液管結(jié)構(gòu)的改造,使塔內(nèi)連續(xù)相流動結(jié)構(gòu)得到改善,進而提高塔的萃取效率。關(guān)于本文提出的傳統(tǒng)篩板萃取塔結(jié)構(gòu)改造形式的相關(guān)研究尚未見文獻報道。
　　 本文首先對傳統(tǒng)篩板萃取塔內(nèi)連續(xù)相流動結(jié)構(gòu)進行了CFD二維模擬。結(jié)果表明傳統(tǒng)篩板萃取塔內(nèi),連續(xù)相在

2、塔板上局部區(qū)域流速過大,會促成連續(xù)相在兩層塔板問形成一個回流死區(qū),對兩相接觸傳質(zhì)極為不利。
　　 為此,本文在傳統(tǒng)篩板萃取塔結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,提出幾種關(guān)于傳統(tǒng)篩板萃取塔的結(jié)構(gòu)改造形式,主要通過改變塔內(nèi)降液管的結(jié)構(gòu),以及添加導(dǎo)流擋板,來改善塔內(nèi)連續(xù)相的流動結(jié)構(gòu)。本課題通過CFD模擬手段來預(yù)測塔內(nèi)連續(xù)相流動情況,并利用PIV測速實驗來驗證模擬結(jié)果。通過比較分析,表明模擬結(jié)果與實驗結(jié)果基本一致。模擬和實驗結(jié)果均表明,當降液管結(jié)構(gòu)改變后,塔內(nèi)

3、連續(xù)相流動結(jié)構(gòu)得到改善。在改造后的塔內(nèi),連續(xù)相流速分布更加均勻,兩層塔板間連續(xù)相漩渦流動減弱,漩渦流速減小,回流區(qū)面積減小,使塔內(nèi)兩層塔板間近2／3空間得到有效利用。
　　 在連續(xù)相流動結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)上,本文對不同降液管結(jié)構(gòu)形式的萃取過程進行初步的傳質(zhì)研究。模擬物系為煤油-醋酸-水,利用煤油萃取水中的醋酸。通過比較不同結(jié)構(gòu)形式下連續(xù)相的進出口濃度差,從而得到各塔的傳質(zhì)效率。結(jié)果發(fā)現(xiàn),改變降液管結(jié)構(gòu)能夠有效提高傳質(zhì)效率,在本文模擬