填料塔是化学工业传质与分离过程中不可或缺的重要操作设备,液体分离器的使用对保证填料的效率有十分重要的作用。液体分布器在填料层可形成初始分布,均匀液体初始分布对填料的传质效率、填料的操作弹性十分重要[1]。由此可见,保证液体分布器的性能对填料塔效率有着巨大的影响。 1液体分布器设计要求 在填料塔的设计过程中,一般理论上认为气相与液相均匀的分布在塔的横截面上。但在实际的化工生产中,液体在填料层中存在各种不均匀的壁流和沟流等横向的流动,而并非理想状态的柱塞流,这种不均匀的液体流动情况会导致填料塔的分离性能降低。有许多因素影响液体不均匀分布,除了填料本身固有的液体分散特性外,液体分配器是其中一个关键的因素。液体分布器设计时应注意以下要点:液相在塔内要均匀分布,保证气相有较大的自由通过面积,塔内气液流动的阻力要小,填料应具有满足要求的操作弹性,分布器在使用过程中不易堵塞,不易产生雾沫夹带和泡沫,制造安装简单易行。 2几种液体分布器分布质量的评价方法 2.1Moore法 Moore和Rukovena[2]于1986年提出了一种关于液体分布器分布质量的评价方法。该方法将图解与计算结合起来对液体分布器出口液体分布质量进行评价。在填料塔截面圆内,以每个喷淋点为圆心画圆,假设圆面积正比于流量,各喷淋点圆的面积代表该点喷淋流量,全部喷淋点圆面积之和等于塔截面圆面积。Moore法可用来定量描述液体分布器分布质量的优劣,这在液体液体分布器的评价领域是一个突破。 2.2Spiegel法 Spiegel法是L·Spiegel提出一种简单易行的液体分布器分布质量的评价方法。在液体分布器上,划分一定的测试面积(例如0.1~0.2m2),将该面积上实测得到的液体分布器液体流率L'与液体分布器平均流率L相比,得到相对偏差如(1)式: ?驻L/L=(L'-L)/L(1) 并认为?驻L/L<4%为优,?驻L/L=4%~6%为良,?驻L/L=6%~10%为中,?驻L/L>10%为差。 2.3Perry作图法 Perry作图法认为喷淋点的均匀分布比点的数量对液体分布器的分布质量更加重要。理想的分布器是将液体喷淋点在整个塔截面上均匀的分布。Perry作图法提出了三个关于液体质量评价的基本原则:喷淋点数量或分布密度的大小;喷淋点的几何均匀性;喷淋点流出的液体的均匀性。该方法采用的均匀性校验方法为:通过在填料塔塔截面圆上画两个同心的小圆,将塔截面圆划分成面积相等的三个区域。通过统计各区域喷淋点数并求得与塔截面圆的平均喷淋点数的比值,以此值来评价液体分布器喷淋点的几何均匀性。 3槽式液体分布器的形式 填料塔液体分布器的种类有很多[1],每种液体分布器都有其特点,其中槽式液体分布器在化工生产中被广泛的应用。槽式液体分布器主要由多个相互平行的和保持一定距离的分布槽组成并布置在填料塔内。气体通过液体分布器槽间的缝隙由下自上的流动;液体经过分布槽上的分布喷淋孔分配后均匀的喷淋到填料层上。槽式液体分布器具有液体分布质量高,气相流动阻力低,液体在填料塔中负荷较大,喷淋孔防堵性较好等特点。槽式液体分布器有单级槽式液体分布器与二级槽式液体分布器之分。 单级槽式液体分布器常被人们称为通槽式分布器。单级槽式液体分布器中连通槽将分布槽连通,保证了分布槽中液体处在同一水平面上,有利于实现液体的均匀分布。单级槽式液体分布器具有均匀的气相通道,通道的截面积大,且还具有结构紧凑,安装简便等特点。在化工生产中已被广泛的应用于直径的填料塔中。 二级槽式液体分布器主要由主槽和分布槽组成,液体由主槽上方的进料管流入主槽中,再由主槽均匀的流入到分布槽中。常用于必须通过人孔进入安装的填料塔中。 4槽式液体分布器分布质量的改进研究 本文主要研究液体分布器的分布性能与液体分布器分布质量评价。首先对液体分布质量进行理论分析,然后通过实验测量进行验证。最后分析、对比液体分布器的分布质量优劣,选择一种相对简单、准确的评价方法对其进行改进。本文选择直径为1.75米的填料塔液体分布器进行研究,选择改进前后的两套槽式液体分布器为对象,首先在理论上分别对其进行分布质量的评价。
分布器1的喷淋点密度亦达到213个/m2。根据Perry作图法,这种分布点的布置存在一定的缺陷,影响了分布器的分布效果。下面对分布器进行改进。在保证分布器结构不大规模改变的前提下,对分布器1进行以下改进:(1)不改变分布槽个数,增加分布槽间距;(2)不改变分布槽的分布孔间距,适当加长增大分布槽的槽长;(3)在塔截面内,对喷淋点不均的区域进行补点。 |