摘要： 实验采用环己烷-庚烷和庚烷-甲苯两种二元供试物体系，在不同回流比条件下进行，研究日本丝网规整填料的流体力学性能和传质性能。 实验结果表明，两种填料的压降均随着液体流量的增加而增大，且等板高、单位填料层高的HETP变化趋势相反； 和式填料具有较高的理论塔板数。 此外，基于SRP(II)模型，得到了实验室条件下传质单元高度的经验相关性，其计算值与实验结果吻合较好。 关键词：规整填料； 填料塔； 丝网波纹填料； 流体机械性能； 纱布传质性能的研究 魏峰、曹力、韩立国、张 ( 、 、 、 中国 ) : 均采用 n-- 法制备纱布。 呈现上升幅度趋势。 高的 。 SRP(II) 模式为 。 都很好。 : , , 金属丝网, , 规整填料是一种呈均匀几何图案排列、整齐堆放在塔内的填料。
近年来，规整填料以其生产能力大、分离效率高、压降低、耐腐蚀等优点，在精细化工、香料工业、炼油、化肥、石化等领域的许多塔中得到应用。操作灵活性和持液能力低。 得到广泛应用。 随着生产规模的日益扩大，各种单元操作的塔设备的改造或增设，需要对每个单元操作中的填料塔进行精确的设计和控制，即填料塔内的传质和分离过程需要更多的清楚地明白了。 准确的理解和描述。 因此，塔内气液两相的流体性质及接收日期：2006-08-20 作者简介：魏峰，1976，天津大学博士生，@163 传质性能极其优异对于填料塔的设计和操作非常重要。 因此研究规整填料的流体性质和传质性能对其应用具有重要意义[1,2]规整填料是两种新型的高密度丝网波纹填料。 这种类型的填料被认为具有较高的分离效率，特别适用于理论塔板极高的场合。 采用该填料不仅可以获得较高纯度的精馏产品，而且可以显着降低塔的高度； 该实验将研究这两种新型填料的性能，同时为课题组开发的化学交换法分离硼同位素的产业化提供可靠的设计数据。 实验过程及测试本实验采用环己烷和正庚烷（以及正庚烷和甲苯（正庚烷为轻组分））两种二元混合物作为测试物质体系。 塔釜的物料容积约为1500～2000毫升； 在常压条件下，采用全回流和回流比条件进行热膜实验，测试填料性能。
实验装置如图1所示。首先将配制好的二元供试品体系加入蒸馏瓶1中，启动加热设备，用压力调节器10控制塔釜的加热量，对釜内液体进行加热直到沸腾。 回流1小时以上，分析塔顶馏分的含量。 如果在一定时间内保持不变，则运行状态稳定。 然后读取塔压降、塔顶和塔釜温度、回流流量，并取样分析。 改变塔釜加热电压，开始第二点实验。 实验结果与讨论实验测量了新型金属网波纹填料的流体动力性能和传质性能，得到了不同测试材料体系下气相动能因子与填料层每米压降P/Z的关系不同回流比下。 ，以及气相动能因子F与填料层等板高HETP之间的关系。 热电阻温度显示仪表 8 回流比控制器 电压表 10 调压变压器 11 塔底取样口 12 电磁线圈 13 热电阻温度计 图 1 金属网波纹填料几何特性测试 表 1 填料名称 填料比表面积 ap( m 波纹倾角 填料波长 S (m) 填料峰高 h (m) 填料空隙率 ε 2500 1700 45 45 0.0028 0.0032 0.0010 0.0012 79% 85% 2.1 流体力学性能的研究均随增加而增加开始时，每米填料层的压降P/Z随气相动能因子变化平稳，压降变化不大。 F值在0.8左右，日本丝网波纹填料的P/Z值变化开始加剧，压降急剧上升，填料塔能耗相应增加。
2.1.1 液体流量的影响 比较不同液体流量下每米填料层压降的变化，如图2和图3所示。可知，每米填料层压降增大为液体流速降低。 分析原因，可能是在蒸汽量不变的情况下，回流比增大，液相负荷增大，液相流量增大，液膜增厚，导致物料的摩擦阻力增大。液体下降，气体上升。 ，导致压降增大。 当完全回流时，液相负荷达到最大，因此气液阻力也达到最大，压降也达到最大值。 2.1.2 比表面积的影响 与表面积较小的金属网波纹填料相比，如图4所示，在相同材料体系内相同液流条件下，填料层单位高度的压降值为比比表面积大的金属丝小。 网状波纹填料的压降值表明，填料的比表面积越小，气液传质的阻力越小，填料塔的能耗就越低，可以发挥能源——节约作用。 2.2 从传质性能研究可以看出，填料等单位高度的塔板高度随着气相动能因子F的增大而增大，相应的理论塔板数减小。 当金属网波纹填料的气体动能因子在0.75～F之间时，填料等板高值的变化开始加剧，传质效率显着下降。 比较这两种填料可以看出，丝网波纹填料的工作弹性大于丝网波纹填料。
2.2.1 液体流量的影响与不同液体流量下单位填料层高度等板高HETP进行比较，如图6、图7所示，可以看出，HETP值随着液体流量的增加而减小增加。 图中的曲线开始缓慢变化。 当填料6字形值在0.75左右时，HETP急剧上升。 这是因为在填料的逆流操作中，液体从塔顶喷下来，靠重力在填料表面成膜状流动。 液膜的厚度直接影响气体通过填料层的压降、持液能力和传质效率。 等待。 当蒸发速率一定时，回流比增大，塔内液相负荷增大，液相流量增大，下降液膜变厚，传质效率降低。 当液膜厚度增加到一定程度时，液相浓度响应缓慢。 导致传质效率急剧下降。 2.2.2 比表面积的影响 从图8也可以看出比表面积对传质性能的影响。同等条件下，填料比填料需要更多的理论塔板数。 这意味着对于相同的结构和不同的配比，填料比填料需要更多的理论塔板数。 有两种不同表面积的填料。 比表面积较大的填料可以具有较高的传质效率。 2.2.3 受试物体系的影响 同一类型填料在不同受试物体系中的等板高度不同。 如图所示，在相同的气体动能因子F下，填料采用环己烷和正庚烷。元素测试物质系统测试的HETP的等板高度小于正庚烷和甲苯。
这说明不同供试物体系测得的填料塔传质效率不同，即填料的等板高度不同。 这是因为不同的测试材料体系具有不同的表面张力，而表面张力会导致不同的填料润湿效果[4,5]。 材料体系的表面张力越小，填料润湿效果越好。 随着传质效率的提高和塔板高度的降低，所需填料板的数量也减少，反之亦然。 环己烷和正庚烷体系的表面张力为1410 -3 ，小于正庚烷和甲苯的表面张力17.110 -3 。 因此，使用环己烷和正庚烷体系测试的填料板高度的HETP值小于正庚烷体系。 庚烷和甲苯系统的测试结果。 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1012 14 16 全回流环己烷-庚烷试验材料体系中填充系数的关系图2 下降与-n- 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1012 14 16 18 全回流庚烷—填料之间的关系图3 下降与n-– 2.3 实验经验相关性 实验模型 基于SRP(II)模型[6-10]，得到实验条件下的经验相关性如下： 波纹边长式中，α为填料波纹倾角，为气相扩散系数，液相扩散系数，F为气体动能因子，Sc为液体密度。 在环己烷-庚烷体系中，模拟结果与实验值的误差分别为11.15%和15.8%； 在庚烷-甲苯体系中，模拟结果与实验值的误差分别为14.392%和14.66%。 表明实验模型具有良好的预测效果。 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2