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(zhuān)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(guò)程強(qiáng)化節(jié)能技術(shù)，具有成本小、操作費(fèi)用低、節(jié)能、收率高及選擇性好等優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)問(wèn)題，裝填方式的好壞會(huì)直接影響到催化蒸餾過(guò)程的運(yùn)行和蒸餾分離過(guò)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(duì)其流體力學(xué)性能及影響因素進(jìn)行系統(tǒng)研究，為該元件的工業(yè)設(shè)計(jì)放大提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(cè)定了各元件在裝填樹(shù)脂顆粒催化劑的流體力學(xué)性能。通過(guò)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(diǎn)氣速的關(guān)系，并進(jìn)行比較分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：（1）干塔壓降和濕塔壓降、泛點(diǎn)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(shù)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(shí)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(shí)，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(dòng)持液量增加；催化蒸餾元件的氣相流通截面分率一定時(shí)，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(dòng)持液量增大。（3）實(shí)驗(yàn)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(shí)的干塔壓降、濕塔壓降、泛點(diǎn)氣速及動(dòng)持液量的預(yù)測(cè)關(guān)聯(lián)式；進(jìn)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(dá)式，由此式可計(jì)算得到任一氣相流通截面分率下的預(yù)測(cè)關(guān)聯(lián)式。