旋转填料床精馏性能研究

工艺与设音旋转填料床精馏性能研究栗秀萍刘有智祁责生章德玉焦纬洲华北工学院化学工程系，山西太原030051转填料床进行精馏，由再沸器出来的蒸汽从气体进口管进入旋转床外腔，在气体压力的作用下自外向内作强制性流动通过填料层，较后汇集于填料床的中心管，然后从气体出口进入冷凝器。经冷凝器冷凝后，回流液体通过转子流量计计量然后进入位于中央的一个静止分布器，经喷嘴喷入旋转填料内，在离心力作用下自内向外通过填料甩出。液体由旋转床的外壳收集经液体出口流回再沸器。1.再沸器2.填料机壳；4.液体入口；5.取样口；6.温度计；7.阀门；。流量计；。冷凝器；10.压力表；11.气体出口；12.液体分布器；13.旋转填料床中心管；14.喷嘴；15.旋转填料床外腔26.气体进口、液体出口；17.转轴；18.取样口……转子尺寸：填料层外径0180mm；填料层内径；填料层轴向高度"=40mm；填料为波纹丝网填料不锈钢）；比表面积7611000m-1；孔隙1、6.密封2.填料；3.壳体；%、5.转鼓；。轴。醇-水体系理论塔板数随气相动能因子！的变化曲线。（1）在同一旋转转速下，气相动能因子在子的增大而增大。如在旋转速度为800r/min时时理论板数从4.76增加到5.5.主要原因是：旋转速度不变时因子增大，气体在转子中的流动速度"增大，液相湍动程度加剧，汽液接触面积增大，因而其传质效率提高；本实验为全回流操作因子增大汽相流量增大相应液相回流量亦增大雁据液体在转子填料内的分布不均匀性可知7108，液体在填料内的流量越大液体分布的均匀性提高填料的润湿面积增加，汽液接触面积增大，有效比表面积增大，提高了汽液传质效果。汽相动能因子！在之间，理论板数随着！因子的增大而减小。主要原因是！因子增大，汽液流量均增大，在填料中的流动速度同时增大，停留时间变短不利于气液平衡；时，RPB的传质效率较好理论板数为超重力因子对传质效率的影响超重力因子（！）是由华北工学院刘有智教授在多年研究超重力技术的基础上提出的无因次因子，它是超重力加速度与重力加速比的平均值。表达式在不同的回流液量下，超重力因子与理论塔板数的实验曲线见。42.95时，理论塔板数随着超重力因子的增加而增加。在回流量为10.2L/h时，理论板数从4. 6增加到5.5.原因是：①由超重力因子表达式可知超重力因子增大，转子的旋转速度增大。根据得知7128，在低转速区（约小于60g），流体在填料中主要是以填料表面上的液膜与覆盖填料孔隙眼的液膜的形式流动，液膜厚度与转速的关系可用下式表示。可以看出，其他条件不变时，旋转角速度"变大转子内的液体所受的离心力增大液体相对滑动速度增加，巨大的剪切应力将克服其表面张力，使液体在丝网填料不锈钢冲的液膜变得更薄，汽液接触面积增大从而强化传质过程。②根据液体在超重力旋转填料床内流动的不均匀性可知旋转速度越大液体周向绕流流动速度与旋转速度的关系为为实验所测为第+层填料半径。由上式可得到，在其他条件不变时随着旋转角速度"的增大周向流动速度成正比增大。周向流动速度增大单位时间内填料的润湿面积增加，13幺汽液接触面积增大，因此旋转床的有效比表面积、传质系数都随着旋转速度的增大而增大。③旋转速度增大液体所受的离心力也越大填料内的细流道不会产生持液现象，减少了液体的滞留死区，汽液接触面增大有利于传质进行。！>67.11时理论塔板数随着！的增大而减小，近似成负数次幂正比关系。原因是：根据可知在高转速区（约大于100g），流体在填料中主要以填料表面上的液膜和液滴2种形式流动，液滴直径与转速的关系可表示为：从上式可以看出：其他条件不变时，随着转速的增大，填料床内液滴的直径！变小，达零点几毫米或更小，巨大的气流会将液滴带出造成液沫夹带，传质效率明显会降低。随着转速的增大，液体在转子内的流动速度增大，停留时间变短，不利于汽液平衡，传质效率亦然下降。95~67.11之间超重力旋转填料床的传质效果较好理论塔板数为较大在本实验的操作条件下较多达5.5块。原因是在该转速区液体在填料内以填料表面上的液膜、覆盖填料孔隙眼的薄液膜、很细的丝和很小的液滴多种形式流动，表面迅速被更新，产生巨大的相间接触面积，因此传质效果较好。4模型建立本文通过所测实验数据，以建立的数学模型进行回归，得到如下关联式。将回归结果与实验结果进行对比，所有的点基本都在误差为15G的范围内，回归结果与实验结果比较吻合平均误差为9G.在本实验操作范围内，当为0.46kg.5/ L/h时，RPB的传质效率较好理论板数为5.本超重力旋转填料床的传质单元高度为