新型大通量复合塔板的特性研究

论文摘要

本文对塔板近年来的发展状况和进展进行了介绍,表明随着工业规模的不断扩大,环境保护、节约能源逐步深入到传统的化工领域,塔板的分类会越来越细,而大通量塔板开发是非常重要的一个方向,本文对大通量塔板的发展现状、板型和开发方式做出了详细的介绍和探讨。在对大通量塔板已有的研究基础之上,提出了由浮舌喷射板、旋流板复合而成的新型大通量复合塔板,并且根据浮舌喷射板、旋流塔板的特点自行设计了复合塔板。在直径为100 mm的精馏塔内,以乙醇—水为介质,研究了大通量复合塔板的操作状态、压降和板效率。根据实验数据和文献资料建立了大通量塔板的压降模型和浮舌喷射板效率模型。大通量塔板可分为全喷射、半喷射和漏液状态。和两类新型浮阀塔板的压降比较表明,大通量塔板的压降在大液量（喷淋密度U>5 m3/（m2·h））时高于两类新型浮阀塔板,在低液量时压降介于两类塔板之间。大通量复合塔板具有较高的传质效率,传质效果相当于1.2块理论板。压降模型值与实验值的最大正偏差为9.18%,最小负偏差为-5.98%,平均相对偏差为1.35%,表明所建立的模型是可靠的,在一定范围内可以对大通量塔板的压降进行预测。建立了浮舌喷射板的效率模型,并与实验数据做了对比,塔板效率模型和喷射板实验值的正负偏差在20%以内,平均相对偏差为-2.89%,说明所建立的模型是比较准确的,可以用该模型对浮舌塔板的效率进行预测。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 大通量塔板发展概述
• 1.2 国外大通量高性能塔板
• 1.2.1 Co-Flo塔板
• 1.2.2 Con-Sep塔板
• 1.2.3 Swirl tube塔板
• 1.2.4 Ultra-Frac塔板
• 1.2.5 涡流旋转塔板
• 1.2.6 V-Grid塔板
• 1.3 旋流板
• 1.4 喷射板
• 1.4.1 舌形塔板
• 1.4.2 斜孔塔板
• 1.4.3 网孔塔板
• 1.4.4 垂直筛板
• 1.4.4.1 NVST新型垂直筛板
• 1.4.4.2 并流喷射塔板
• 1.4.4.3 立体传质塔板
• 1.5 本次研究的内容、方法、意义
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究方法和意义
• 1.5.3 研究的可行性
• 1.6 本章小结
• 第二章 实验内容和数据处理
• 2.1 实验复合塔板的结构参数
• 2.2 实验装置、仪器和实验流程
• 2.3 实验操作步骤及注意事项
• 2.3.1 实验操作步骤
• 2.3.2 实验注意事项
• 2.4 实验数据的测量和处理
• 2.4.1 实验数据的测量
• 2.4.1.1 板压降的测量
• 2.4.1.2 液体流量的测定
• 2.4.1.3 各位置液相组成的测量
• 2.4.2 实验数据的处理
• 2.4.2.1 塔内气体流量和阀孔因子的计算
• 2.4.2.2 塔板效率的计算
• 2.4.3 数据处理分析方法
• 2.4.3.1 最小二乘法
• 2.4.3.2 多元线性回归分析
• 2.4.3.3 数据处理软件的应用
• 2.5 本章小结
• 第三章 新型大通量复合塔板的操作状态和压降研究
• 3.1 复合塔板操作状态的研究
• 3.1.1 传统板式塔上气液两相的喷射接触状态
• 3.1.2 旋流板和浮舌板的气液两相接触状态
• 3.1.2.1 旋流板的气液两相接触状态
• 3.1.2.2 浮舌板的气液两相接触状态
• 3.1.3 复合塔板的气液两相接触状态
• 3.2 复合塔板压降和计算模型
• 3.2.1 湿板压降
• 3.2.2 湿板压降计算模型
• 3.2.2.1 加和模型法
• 3.2.2.2 经验关联法
• 3.2.3 复合塔板压降计算模型
• 3.3 复合塔板压降实验测定结果和讨论
• 3.3.1 端效应对喷射板压降的影响
• 3.3.2 浮舌喷射板压降实验值和模型值的比较
• 3.3.3 复合塔板的压降模型
• 3.3.3.1 旋流板压降
• 3.3.3.2 大通量复合塔板压降模型
• 3.3.4 复合塔板压降和浮阀塔板压降的比较
• 3.4 本章小结
• 第四章 新型大通量复合塔板的效率
• 4.1 塔板效率
• 4.1.1 塔板效率的表示方法
• T'>4.1.1.1 全塔效率E_T
• MV、E_ML'>4.1.1.2 默弗里板效率E_MV、E_ML
• OL、E_OG'>4.1.1.3 点效率E_OL、E_OG
• 4.1.1.4 湿板效率Ea
• 4.1.2 塔板效率间的关系
• 4.1.2.1 板效率和点效率之间的关系
• 4.1.2.2 默弗里板效之间的关系
• 4.1.2.3 湿板效率和默弗里板效率之间的关系
• 4.1.2.4 板效率与全塔效率的关系
• 4.1.3 塔板效率的影响因素
• 4.1.3.1 系统物性对板效率的影响
• 4.1.3.2 塔板结构对板效率的影响
• 4.1.3.3 操作条件对板效率的影响
• 4.2 塔板效率模型
• 4.2.1 塔板效率模型的建立方法
• 4.2.2 塔板的点效率模型
• 4.3 复合塔板传质实验结果的分析与讨论
• 4.3.1 气液比对塔板效率的影响
• 4.3.2 浮舌喷射板塔板效率的比较
• 4.3.3 复合板效率和单板效率的比较
• 4.3.4 浮舌塔板效率模型值和实验值的比较
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 工作展望
• 符号说明
• 参考文献
• 作者简介
• 附录
• 附录一 乙醇-水气液平衡数据
• 附录二 塔板压降实验数据与处理
• 表1 塔内气体流量、阀孔因子和气液比
• 表2 实验塔板压降
• 表3 塔板压降实验值和模型值的比较
• 表4.1 塔板压降模型值和浮阀塔板的比较1
• 表4.2 塔板压降模型值和浮阀塔板的比较2
• 附录三 塔板效率实验数据与处理
• 表1 各测样点的组成
• 表2 塔板效率
• 表3 浮舌喷射板B塔板效率模型值的计算
• 表4 浮舌喷射板C塔板效率模型值的计算