新型锥度螺旋填料开发与分析-development and analysis of new taper spiral packing.docxVIP

湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的 研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日第一章文献综述1.1 填料塔简介在炼油、石油化工、精细化工、食品、医药及环保等部门，塔器均属于量大面 广的重要单元设备，其投资—般占投资总额的 20％左右，有些甚至高达 50％、塔 器广泛应用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中。因此塔器的研究一直 是国内外学者普遍关注的重要议题[1]。塔器按其结构可分为两大类：板式塔和填料塔。板式塔的研究起步较早，其流 体力学和传质模型比较成熟，数据可靠。尽管与填料塔相比效率较低、通量较小、 压降较高、持液量较大，但由于结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点， 因而在二十世纪 70 年代以前的很长一段时间里，塔板的开发研究一直处于领先地位。然而二十世纪 70 年代初期出现的世界性能源危机迫使填料塔技术在近 30 多年 来取得长足的进展。由于性能优良的新型填料相继问世，特别是规整填料及新型塔 内件的不断开发应用和基础理论研究的不断深入，使填料塔的放大技术有了新的突 破，改变了以板式塔为主的局面。美国著名学者Fair教授认为最近十年蒸馏装置的 必威体育精装版动态是气液接触的填料塔逐步取代板式塔；规整填料作为低压降下具有高传质 效率的装置倍受青睐[2]。国际著名蒸馏专家英国阿斯顿(Aston)大学的K．E．Porter 教授 1989 年在大津大学讲学时指出，“近十五年来，在蒸馏和吸收领域最突出的变 化是新型填料，特别是规整填料在大直径塔中开始广泛应用，这标志着塔填料、塔 内件及填料塔的综合技术进入了一个新的阶段”[3]。在我国，随着石油化工的不断 发展，传质分离工程学的研究日益深入，使填料塔技术及其应用进入了一个崭新的 时期，其工业应用已与发达国家并驾齐驱，进入世界先进行列。填料塔由填料、塔内件及筒体构成。填料分规整填料和散装填料两大类。塔内 件则有不同形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、 液体收集再分布装置与进料装置及气体分布装置等。筒体有整体式结构及法兰连接 分段式结构。对于φ800 mm 以上的大塔一般采用整体式结构，填料及所有塔内件从 人孔送入塔内组装。对于φ800 mm 以下的小塔，筒体为分段式结构，各段用法兰连 接成为一体，填料及所有塔内件均从筒体法兰口装入塔内。填料塔经过了一个曲折的发展过程。它作为气液传质设备虽然有 100 多年的历 史，但直到 1914 年拉西环(Rashing Ring)填料的出现才使填料塔进入了科学发展 的轨道[4]。在这以前，人们只着眼于填料塔的应用，没有定型的填料，更谈不上科 学的规律。早期的填料塔理论研究工作开始于 1920-1930 年间，它为以后的设计及应用打下了基础。至二十世纪 50 年代，填料塔一直是散装填料的一统天下，填料从拉西环开始，继而迅速出现了鲍尔环等许多新型填料，但由于填料塔的“放大效应”，使填料塔的应用仅限于φ500 mm以下的小塔。1950 年以后，填料塔进入了缓 慢发展时期，在这个时期内，人们注意了对塔内件的研究，力图解决填料塔的放大 问题，但由于各种板式塔的出现及其成功应用，使填料塔受到了冷落。直到二十世 纪 70 年代世界性的能源危机后，为了节能的目的，才使填料塔得到蓬勃发展。这 个期间虽然出现了性能优良的金属环矩鞍(IMTP)散装填料塔，但发展较快的却是以 板波纹填料塔为主的规整填料塔。同时，塔内件的研究与应用也得到了相应的发展， 从而使填料塔的“放大效应”问题得以基本解决。在我国虽然早已开始了填料塔的研究工作，但过去进展缓慢，至二十世纪 60 年代初期，由于我国重水生产，急需用蒸馏法浓缩重水，国家科委及化工部组织了 有关院、所及高等学校进行了填料塔的研究。多管式高效填料精馏塔浓缩重水的开 发成功，标志着我国对填料塔的研究与应用登上了一个新台阶。随后，由于我国石 油化工的发展及节能的需要，规整填料、新型塔内件及高效规整填料塔的研究与应 用得到了迅猛的发展。与此同时，散装填料也得到了相应的发展。到目前为止，填 料塔及塔内件