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文檔簡介
1、超重力旋轉填料床是一種高效傳質和反應設備。超重力填料是決定其氣液傳質效果的核心部件。在除塵等含雜質較多的化工過程中,傳統(tǒng)絲網(wǎng)和散裝填料極易出現(xiàn)填料堵塞和填裝不均等現(xiàn)象,由此造成了氣相阻力增大、設備動平衡差和氣液分布不均勻等問題,對設備的長期、高效和穩(wěn)定運行均有不利影響。為此,本文設計和開發(fā)了一種錯流大通道規(guī)整板式填料,通過減小轉子直徑來實現(xiàn)大氣量處理,將多孔隙填料改為多孔大通道板式填料,同時具有防堵和動平衡穩(wěn)定等優(yōu)點,實現(xiàn)低壓降高傳質特
2、性。
首先利用CFD技術研究了板式填料對流體的作用規(guī)律。研究表明,新型板式填料的安裝方式(板尺度、板傾角和夾角)均對流體運動產生影響,對氣相具有擾動作用,可延長氣相停留時問;對液相具有成膜效果和霧化作用。以上機制均有利于氣液混合性能的提高和傳質過程的強化。
以空氣-水為實驗體系,對新型板式旋轉填料床的壓降性能進行研究,采用單因素實驗和正交實驗方法,考察轉速N、液量L、氣量G、周向板數(shù)N1和徑向板數(shù)N2對新型板式填料壓
3、降性能的影響。結果表明,新型板式旋轉填料床具有低壓降特性(25~275Pa);壓降值隨著各個因素增大而增大,當徑向板數(shù)為4,周向板數(shù)為5時,壓降變化出現(xiàn)拐點,后趨勢平緩;正交實驗結果表明氣量G是影響壓降最重要的因素,壓降隨氣量G呈拋物線型增長,轉速N和液量L對壓降影響較小,徑向板和周向板間存在有交互作用。與不同文獻對比,新型板式填料壓降低于逆流分層式和折流式分別為91.25~93.75%和84.28~91.67%,表現(xiàn)出較優(yōu)的壓降性能。
4、
以NaOH-CO2為實驗體系,對新型板式旋轉填料床的傳質性能進行研究,采用單因素實驗和正交實驗方法,考察轉速N、液量L、氣量G、周向板數(shù)N1和徑向板數(shù)N2對新型板式填料傳質性能的影響。結果表明,新型板式旋轉填料床一定程度上強化了傳質效果,kLa最大值可達4.3s-1,且kLa均隨參數(shù)的增大而增大;正交實驗表明各個參數(shù)對kLa影響較為接近,且徑向板數(shù)影響最大,表明在徑向板對液相的霧化剪切作用在傳質過程中發(fā)揮了重要作用,徑向板和
5、周向板存在交互作用,以板組合形式影響填料床傳質性能。與不同文獻對比,新型板式填料傳質系數(shù)高于分層式旋轉填料約70.4%~88.1%,高于錯流多級離心霧化填料約89.5%~95.0%,一定范圍內表現(xiàn)出了優(yōu)良的傳質性能。
對超重力環(huán)境下新型板式填料、鮑爾環(huán)填料和絲網(wǎng)填料的傳質及壓降性能進行了對比實驗研究。結果表明,相同操作條件下,絲網(wǎng)填料床傳質性能最優(yōu),絲網(wǎng)填料床傳質性能比新型板式填料床傳質性能平均高出0.14~0.38,新型板式
6、填料床與鮑爾環(huán)填料床傳質性能接近,平均相差0~15%;相同操作條件下,壓降對比實驗顯示絲網(wǎng)填料床壓降值>鮑爾環(huán)填料床壓降值>新型板式填料床壓降值,絲網(wǎng)填料床壓降值是新型板式填料床壓降值約0.45~1.2倍,損失一定傳質效能的情況下,可以實現(xiàn)低壓降。
最后,對新型板式填料床進行了脫除硫化氫和除塵實際應用研究,結果表明在相同條件下,新型板式旋轉填料床的脫硫率為85%~94.2%,粉塵去除率為89.3%~95.3%,基本滿足了一般的
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