高压下规整填料塔气相轴向混合行为地研究.pdfVIP

石 油 化 工 PETROCllLMCALTE(:HNOL[1GY 2001年第30卷增刊 高压下规整填料塔气相轴向混合行为的研究 杨忠华，袁希钢，刘春江，余国珠，张 鹏，唐忠利 (天津大学化学工程研究所精馏国家重点实验室，天津300072) 摘〔要1采用脉冲注人扰‘动一响应’技术侧定不同压力条件下板波纹规整境料塔的轴向混合特性。气相以饭气作流 动相，以氢气示踪，液相以水作流动相。用热导式氢气分析仪和徽机实时数据采集示踪剂浓度。利用轴向扩散棋型对 试验数据进行了分析，得出了有关规整坟料在不同压力条件下的轴向返馄特性润哺关的关联式。 关〔.词〕精馏;规整演料 高‘压;返混 规整填料塔以其通量大、效率高、压降低、操作弹性大以及低持液量等诸多优点被广泛应用于精馏、吸收 等气液传质过程，特别对石化、炼油等大型装置更具有重要意义。在低压下，规整填料的性能稳定，工业应用 较成熟;但在高压情况，由于对其流动特性及传质性能缺乏深人了解，工业应用尚欠成熟。一般认为失败主 要是由于气相返混的存在降低了传质推动力[[5.6]。多年来关于填料的返混特性研究的结论不尽相同，主要 原因是试验条件以及数据处理方法存在差异。对这一方面的研究大多限于散堆填料闭，对规整填料混合特 性研究的很少。特别是迄今，在高压条件下对规整填料混合特性研究还未见报道。对高压情况，一般多以在 常压下模拟高压下的大液相负荷进行研究[[31。但由于高压下物系的理化性质发生了显著的变化，因此常压 得出的结果用于高压情况会产生较大偏差。为此本文对规整填料在带压条件下的混合特性进行研究。 1试验部分 试验在本实验室高压精馏热模试验装置上进行，设计压力2.OMPao测试填料为」KB350Y规整填料(由 天津大学填料公司提供)，其几何参数与瑞士苏尔寿公司Mellapak350Y填料相同，参数见表to测试填料的 直径为150mm，床层总高度1000mm，由10盘高度为10[hum的填料段组成。 表1JKLCi50Y型板波纹规整城料几何参数 波纹峰高 波纹峰距 比表面积 空隙率 密度 坡料名称 材质 / .r‘。 /m o /甘 ·m一， /廿 ·m一3 /kg.. 悠鲁 」K妇3父Y 不锈钢 试验通过没有质量传递的示踪剂注人，即扰“动一响应”技术进行填料床层中轴向返混测量。试验流程 如图1所示。气相介质为氮气，液相为水。以氢气作为示踪剂，并以脉冲法注人。用热导式氢气分析仪(北 京麦哈克分析仪器厂制造)实时检测出口气相示踪剂的含量。将氢分析仪精出的0-5V的标准模拟号，通 过A/D转换输入PC机，采集速度为10点//s。调节示踪剂加人量使检测出的最大质量分数约为5%。试验 测定了气相单相流和气、液相两相逆流条件下出口示踪剂电压响应曲线，其它条件为，压力:0.1一1.6MPa，气 相流量:2.0-7.Om3/h，液相流量:300一12001A。图2给出了一定条件下的实时检测结果。将试验测得的 电压与时间的响应曲线，通过热导仪的电压与含量的标准曲线转化为含量与时间的响应曲线，如图3所示。 对浓度与时间的响应曲线通过归一化，可得到停留时间分布曲线。 1作者蔺介』扬沈华(1976一)，男朔南省人硕士生，电邮y.Wk*@263.net。联系人:袁乖胡，电话022电邮yuen.otj-d..-. -一一一一一一一，~~~--一一一一一 一 杨忠华等:高压下规整填料塔气相轴向混合行为的研究 图1试验装I流程图 .填料塔;2.安全阀;3压力调节阀;4涡街流t计:5.截止阁:‘减压M7徽I流盈计;B.氢分析仪; 9.PC机;10.高压空气柜;11.高压水幼;l2球阅;13.屏蔽泵;14.沈量调节阅;15.电磁AN计; 16高压氢气瓶;17.示踪剂储杯;18.快开阅;19.液体分布器;02差压变送器;21.支排