新型板式旋轉(zhuǎn)填料床的開發(fā)及性能研究.pdf

1、超重力旋轉(zhuǎn)填料床是一種高效傳質(zhì)和反應(yīng)設(shè)備。超重力填料是決定其氣液傳質(zhì)效果的核心部件。在除塵等含雜質(zhì)較多的化工過程中，傳統(tǒng)絲網(wǎng)和散裝填料極易出現(xiàn)填料堵塞和填裝不均等現(xiàn)象，由此造成了氣相阻力增大、設(shè)備動平衡差和氣液分布不均勻等問題，對設(shè)備的長期、高效和穩(wěn)定運(yùn)行均有不利影響。為此，本文設(shè)計(jì)和開發(fā)了一種錯流大通道規(guī)整板式填料，通過減小轉(zhuǎn)子直徑來實(shí)現(xiàn)大氣量處理，將多孔隙填料改為多孔大通道板式填料，同時具有防堵和動平衡穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)低壓降高傳質(zhì)特

2、性。
　　首先利用CFD技術(shù)研究了板式填料對流體的作用規(guī)律。研究表明，新型板式填料的安裝方式(板尺度、板傾角和夾角)均對流體運(yùn)動產(chǎn)生影響，對氣相具有擾動作用，可延長氣相停留時問;對液相具有成膜效果和霧化作用。以上機(jī)制均有利于氣液混合性能的提高和傳質(zhì)過程的強(qiáng)化。
　　以空氣-水為實(shí)驗(yàn)體系，對新型板式旋轉(zhuǎn)填料床的壓降性能進(jìn)行研究，采用單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)方法，考察轉(zhuǎn)速N、液量L、氣量G、周向板數(shù)N1和徑向板數(shù)N2對新型板式填料壓

3、降性能的影響。結(jié)果表明，新型板式旋轉(zhuǎn)填料床具有低壓降特性(25～275Pa);壓降值隨著各個因素增大而增大，當(dāng)徑向板數(shù)為4，周向板數(shù)為5時，壓降變化出現(xiàn)拐點(diǎn)，后趨勢平緩;正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明氣量G是影響壓降最重要的因素，壓降隨氣量G呈拋物線型增長，轉(zhuǎn)速N和液量L對壓降影響較小，徑向板和周向板間存在有交互作用。與不同文獻(xiàn)對比，新型板式填料壓降低于逆流分層式和折流式分別為91.25～93.75％和84.28～91.67％，表現(xiàn)出較優(yōu)的壓降性能。

4、
　　以NaOH-CO2為實(shí)驗(yàn)體系，對新型板式旋轉(zhuǎn)填料床的傳質(zhì)性能進(jìn)行研究，采用單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)方法，考察轉(zhuǎn)速N、液量L、氣量G、周向板數(shù)N1和徑向板數(shù)N2對新型板式填料傳質(zhì)性能的影響。結(jié)果表明，新型板式旋轉(zhuǎn)填料床一定程度上強(qiáng)化了傳質(zhì)效果，kLa最大值可達(dá)4.3s-1，且kLa均隨參數(shù)的增大而增大;正交實(shí)驗(yàn)表明各個參數(shù)對kLa影響較為接近，且徑向板數(shù)影響最大，表明在徑向板對液相的霧化剪切作用在傳質(zhì)過程中發(fā)揮了重要作用，徑向板和

5、周向板存在交互作用，以板組合形式影響填料床傳質(zhì)性能。與不同文獻(xiàn)對比，新型板式填料傳質(zhì)系數(shù)高于分層式旋轉(zhuǎn)填料約70.4％～88.1％，高于錯流多級離心霧化填料約89.5％～95.0％，一定范圍內(nèi)表現(xiàn)出了優(yōu)良的傳質(zhì)性能。
　　對超重力環(huán)境下新型板式填料、鮑爾環(huán)填料和絲網(wǎng)填料的傳質(zhì)及壓降性能進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，相同操作條件下，絲網(wǎng)填料床傳質(zhì)性能最優(yōu)，絲網(wǎng)填料床傳質(zhì)性能比新型板式填料床傳質(zhì)性能平均高出0.14～0.38，新型板式

6、填料床與鮑爾環(huán)填料床傳質(zhì)性能接近，平均相差0～15％;相同操作條件下，壓降對比實(shí)驗(yàn)顯示絲網(wǎng)填料床壓降值＞鮑爾環(huán)填料床壓降值＞新型板式填料床壓降值，絲網(wǎng)填料床壓降值是新型板式填料床壓降值約0.45～1.2倍，損失一定傳質(zhì)效能的情況下，可以實(shí)現(xiàn)低壓降。
　　最后，對新型板式填料床進(jìn)行了脫除硫化氫和除塵實(shí)際應(yīng)用研究，結(jié)果表明在相同條件下，新型板式旋轉(zhuǎn)填料床的脫硫率為85％～94.2％，粉塵去除率為89.3％～95.3％，基本滿足了一般的