28500.催化蒸餾元件的流體力學(xué)性能研究

1、催化蒸餾元件的流體力學(xué)性能研究催化蒸餾元件的流體力學(xué)性能研究HydrodynamicPerfmanceofCatalyticDistillationPacking學(xué)科專業(yè)：化學(xué)工藝研究生：潘蓉指導(dǎo)教師：李永紅教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一四年六月摘要催化蒸餾是一種將化學(xué)反應(yīng)和蒸餾分離耦合在同一設(shè)備中的過程強化節(jié)能技術(shù)，具有成本小、操作費用低、節(jié)能、收率高及選擇性好等優(yōu)點，因此得到了廣泛應(yīng)用。而催化劑的裝填方式一直是催化蒸餾技術(shù)研究的關(guān)鍵和熱

2、點問題，裝填方式的好壞會直接影響到催化蒸餾過程的運行和蒸餾分離過程與催化反應(yīng)的耦合效果。在前人的研究基礎(chǔ)上，本文提出了一種新型的反應(yīng)液與催化劑滲流接觸式的催化蒸餾元件，并對其流體力學(xué)性能及影響因素進行系統(tǒng)研究，為該元件的工業(yè)設(shè)計放大提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本實驗設(shè)計了三種不同氣相流通截面分率的元件，采用空氣水體系，在內(nèi)徑為Φ200mm，高1200mm的塔內(nèi)，分別測定了各元件在裝填樹脂顆粒催化劑的流體力學(xué)性能。通過改變催化劑裝填高度、氣相和液相流體

3、溫度等操作條件，考察流速與塔壓降和泛點氣速的關(guān)系，并進行比較分析。實驗結(jié)果表明：（1）干塔壓降和濕塔壓降、泛點氣速均不受催化劑裝填高度的影響，但隨著氣相流通截面分率的減小而增大；加熱后的液體使得樹脂催化劑發(fā)生溶脹，床層空隙率減小，降低了元件內(nèi)氣相通道的有效截面積，床層壓降增大，同時使得催化劑床層內(nèi)的液體滲流速率降低，催化劑上方液體累積加快，液泛現(xiàn)象提前出現(xiàn)。（2）催化劑裝填高度一定時，隨著氣相流通截面分率的減小，元件內(nèi)的催化劑裝填區(qū)域面

4、積增大，元件內(nèi)的動持液量增加；催化蒸餾元件的氣相流通截面分率一定時，催化劑裝填量越大，液體在催化劑床層內(nèi)的滲流阻力越大，滲流速率變慢，因此催化劑床層上方的液體累積速率加快，動持液量增大。（3）實驗得到了不同氣相流通截面分率的元件在催化劑裝填高度為60mm和70mm時的干塔壓降、濕塔壓降、泛點氣速及動持液量的預(yù)測關(guān)聯(lián)式；進一步回歸關(guān)聯(lián)式系數(shù)與元件的氣相流通截面分率可得到二者的關(guān)系表達式，由此式可計算得到任一氣相流通截面分率下的預(yù)測關(guān)聯(lián)式。