筛板塔气流固三相塔板效率的实验

第2卷第2期2002年4月过程工程学报TheChineseJournalofPr0cessEngineering、bI_2NO2Apr2002筛板塔气液固三相塔板效率的实验雷志刚，陈标华．李成岳f北京化工太学可控化学反应科学与技术基础教育部重实验室，北京10~29)摘要：在冷模筛板塔上进行了气液圃三相流体塔板效率的实验，得到在不同圃古率下塔板气液相流量与塔板效率的变化关系．结果表明，随着液相流量的增加，塔板效率降低；随着圃含率的增加，塔扳效率先增加然后减少．并验证了气液塔板效率的计算方法可用于气液固三相塔板效率关键词：筛板塔；气液固；固台率；塔板效率中图分类号：TQ2∞2；111文献标识码：A文章编号：1o0x(20022—0097_041前言随着化学工业的发展，精馏塔内气液固三相流动经常出现，例如悬浮床催化精馏、吸附精馏和反应精馏等分离与反应偶合过程．在这类精馏塔的气液固三相流动中，为了防止固相沉积造成塔内堵塞，宜选用筛板塔．对于筛板塔精馏过程，塔板效率往往是我们非常关心的问题，但是有关精馏塔内气液固三相流动的塔板效率研究文献少有报道．虽然非平衡级模型能够应用传质和传热速率式来模拟塔中的真实情况，但是它需要传质系数、传热系数、传质比表面积等许多基础数据，应用起来十分不方便因此在精馏的设计计算中应用得最为广泛的是平衡级模型l，将影响传质动力学的因素归结到塔板效率中．L等[61指出，将平衡级模型与塔板效率模型相结台将具有与非平衡级模型同等的计算精度．因此研究塔扳效率模型非常重要．车文研究了在筛板塔气液固三相流中气液相流量与塔板效率的变化关系，并验证了气液塔板效率的计算公式可用于气液固三相板效率．2塔板效率实验2．1实验装置实验装置流程如图1所示．实验过程中采用空气一水一O2和空气一水—硅胶颗粒系统，在室温下进行，硅胶颗粒的粒径分布采用筛分法测定，结果如表1．表1硅胶颗粒的粒径分布Table1Diame~rdistributionofsilicage空气由鼓风机输送，气体流量由孔板流量计测定；自来水及含悬浮固体颗粒的自来水用离心泵输送，液固流量用转子流量计测定(经过校正误差不超过5％)．在吸收塔内将纯O溶解于水中，并在解吸塔中用空气解吸水中溶解的Oz，E上测定O2解吸塔的塔板效率．所用O由钢瓶减压，经峻稿日期：2001~8．-28．恪回日期{2001—10-24基金项目：国家重点基础研究发展规划项目(犏号：G2G00048006)作者简介：雷志W4(197}，男．湖北太冶市人．博士化学工程专业．现在研究方向：催化剂与化学反应工程李成岳．通讯联系^维普资讯http://www.cqvip.com过程工程学报2卷气体流量计计量后，与离心泵出El的水充分混合，经液体转子流量计进入塔内．由实验塔板流出的液体返回水槽循环使用．塔板效率测定实验是在解吸塔中进行的．解吸塔由内径500mm、厚度15ⅡⅡn的有机玻璃筒制成．共分4段，分段用法兰连接．为了防止固相堵塞，实验塔板选择大筛孔，直径0．01m，孔间距为0．03m，按正三角形方式排列，开孔率(相对于全塔面积)为552％，堰长为0．358m，出u堰高h为0．0401TI，无进口堰．板间距H．r=0_3m．22实验方法在实验过程中向水槽中不断鼓泡，保持固体颗粒始终处于悬浮状态从循环系统取山50ml的液体，先过滤出固体颗粒，然后烘干，计算出固含率，以前、后2次分析误差不超过0．005为准．实验中固定某一气相流量，改变液相流量，当O：压力、O2流量以及所需的空塔气速调节适当后，稳定15min开始分析用溶氧仪(型号JPSJ-605)浸没在流动液体中测定氧的浓度．利用空气将溶解在水中的解吸，其传质过程为液膜控制，以液相为基准的塔板效率表示为等x-o，其中五是与离开塔板的气相平衡时出El液相中o2的浓度，在体系中不通入O2时测定出口液相中已溶解的O2浓度得到．塔及板示意图如图1．图1塔及板示意图F．1Theconfigurationofme,~uririgcolumnandtrayA_Asecl~ionplan63实验结果改变I司含率，测定塔板效率髓液相流量的变化关系．实验结果整理于图2．由图中可以看出固含率对塔板效率的影响规律：维普资讯http://www.cqvip.com2期雷志剐等：筛板塔气液圃三相培板效翠的实验(1)随着液相流量的增加，塔板效率总体趋势是降低的．原因是随着液相流量的增加t筛板上液层高度随之增加，带人的02总量增加，而气相的表观速度不变，即从液相中气提出o2的能力不变，因此导致液相出口含o2量增加，所以塔板效率降低．-J,~-5％。l竺．∑=二=二09008O070060O5O00a200400B008∞100012∞14∞0∞2∞4006．∞B0010∞12。014∞L(m)Lf