塔盤是指板式塔中提供氣液傳質(zhì)和傳熱場(chǎng)所的主要部件。使兩種流體密切進(jìn)行兩相之間熱量和質(zhì)量交換,以達(dá)到分離液體混合物或氣體混合物組分的目的。主要由氣液接觸元件(如浮閥、泡罩、篩孔等)、受液盤、溢流堰、降液管(或降液板)、塔盤支持件和緊固件等組成。當(dāng)塔徑較小時(shí),每層塔盤為一整塊,稱整塊式塔盤。 |
基于接觸分離式塔板的研究,本文提出了一種含帽型碰撞分離器篩板式高速塔結(jié)構(gòu)。利用帽型碰撞分離器兩相分離特性,抑制塔板上的霧沫夾帶,大幅提升塔設(shè)備的操作氣量,推動(dòng)高速塔技術(shù)的發(fā)展。為了確定碰撞分離器的結(jié)構(gòu)類型及參數(shù),本文結(jié)合常規(guī)碰撞分離結(jié)構(gòu),提出兩種新型碰撞分離結(jié)構(gòu):Λ型碰撞分離器和∩型碰撞分離器。
本文對(duì)上述兩種碰撞分離器用fluent14.5流體軟件進(jìn)行單相數(shù)值模擬分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn):∩型分離器相對(duì)于Λ型分離器壓降低,分離效率高。進(jìn)而,對(duì)∩型分離器進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化,結(jié)果表明:分離層數(shù)的增多、橫向間距減小、縱向間距減小使得分離器分離效率提升,同時(shí)引起壓降增大。因此綜合效率、壓降以及空間利用率可知:當(dāng)分離元件層數(shù)取兩層,元件的橫向間距與寬度之比(S1/B)為1.0,元件的縱向間距與寬度之比(S2/B)為0.5時(shí),碰撞分離器的效果最佳。
基于碰撞分離器研究的基礎(chǔ),搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),研究篩板式高速塔的壓降和水力學(xué)性能,結(jié)果表明:塔板的干板壓降和濕板壓降都是隨著氣相流量的增大而增加,且各層塔板壓降與氣相流量呈現(xiàn)二次曲線關(guān)系;液體流量的變化對(duì)漏液線和霧沫夾帶線的影響很小,塔板漏液線的漏液氣量維持在400m3/h470m3/h之間,霧沫夾帶線氣量維持在1500m3/h1600m3/h之間;篩板式高速塔的正常操作工況范圍的F因子(篩孔動(dòng)能因子)為8.0525.6,整個(gè)塔設(shè)備的操作彈性為75%。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究旋流式高速塔和篩板式高速塔的差異,結(jié)果表明:隨著空塔氣速的增大,篩板式高速塔的干板壓降和濕板壓降遠(yuǎn)小于旋流式高速塔,且氣速越大兩者壓降相差愈加明顯;篩板式高速塔的漏液線高于旋流式高速塔,漏液時(shí)篩板塔板空塔氣速基本維持在0.9m/s,旋流塔板空塔氣速為0.15m/s,且兩者的漏液線隨液量變化均無(wú)較大變化;篩板式高速塔的霧沫夾帶線遠(yuǎn)高于旋流式高速塔,霧沫夾帶時(shí),篩板式高速塔空塔氣速維持在3.56m/s左右,旋流式高速塔空塔氣速基本維持在0.4m/s左右;篩板式高速塔F因子的變化范圍為8.0525.6,操作彈性為74.7%,旋流式高速塔的F因子變化范圍為9.119.9,操作彈性為62.5%。因此篩板式高速塔板相對(duì)旋流式高速塔而言,操作彈性較大,壓降較小,更適用于處理大流量的高壓塔。
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