本文關(guān)鍵詞：組合式轉(zhuǎn)子超重力旋轉(zhuǎn)床傳質(zhì)特性及脫硫應(yīng)用研究

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【摘要】：超重力旋轉(zhuǎn)床(英文Rotating Packed Bed,簡稱RPB)是一種強化化學(xué)工業(yè)過程的新型反應(yīng)器。它通過離心力場模擬超重力環(huán)境,將液體剪切、高度分散,增加了傳質(zhì)比表面積,提高了液體表面更新速率,能極大的強化氣-液傳質(zhì)過程,常應(yīng)用于精餾和吸收等工業(yè)過程。目前旋轉(zhuǎn)床的主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)定型,內(nèi)構(gòu)件的研究成為發(fā)展的核心,如轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計、液體分布器的優(yōu)化等。在某些化工過程中,由于產(chǎn)物為固體顆粒或是從外部帶來的氣體含有大量灰塵,容易造成填料的堵塞。傳統(tǒng)的超重力旋轉(zhuǎn)床一般在轉(zhuǎn)子內(nèi)部安裝致密的金屬絲網(wǎng),絲網(wǎng)孔徑較小,絲網(wǎng)層較密,生成的固體顆粒易于堆積在絲網(wǎng)填料內(nèi)部,造成氣液流通途徑的阻塞,不僅削弱傳質(zhì),且嚴重時需停機清洗。不但影響了生產(chǎn),同時也增加了清理設(shè)備的費用。為了解決這一問題,在前人旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上,本論文提出了新型的組合式轉(zhuǎn)子,即在轉(zhuǎn)子徑向方向組合不同的結(jié)構(gòu),以期達到防堵的目的。主要研究內(nèi)容如下：1、在保證傳質(zhì)能力的條件下,設(shè)計更加防止阻塞的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。以NaOH溶液吸收CO2為傳質(zhì)研究實驗體系,考察轉(zhuǎn)速、液量以及氣量對組合式轉(zhuǎn)子超重力旋轉(zhuǎn)床傳質(zhì)的影響規(guī)律。結(jié)果表明,有效傳質(zhì)比表面積ae和液相體積傳質(zhì)系數(shù)kLae隨轉(zhuǎn)速、液量、氣量的增加而增加。組合式轉(zhuǎn)子內(nèi)絲網(wǎng)填料占比越大,其傳質(zhì)效果越好。2、為了構(gòu)建旋轉(zhuǎn)床內(nèi)轉(zhuǎn)子區(qū)的液相傳質(zhì)模型,需要將轉(zhuǎn)子區(qū)分為填料區(qū)和立柱區(qū)兩個部分。根據(jù)表面更新理論建立模型,需要得到立柱區(qū)的持液量εL,因此,本文利用X-ray CT掃描技術(shù)對立柱區(qū)的持液量進行基礎(chǔ)研究,并利用掃描技術(shù)的可視化效果,感性地了解到轉(zhuǎn)子區(qū)內(nèi)液體的流動情況。結(jié)果表明,持液量隨轉(zhuǎn)速的增加而減小,隨液量的增加而增加；絲網(wǎng)填料區(qū)的持液量要遠遠高于立柱區(qū),在絲網(wǎng)填料區(qū)可見明顯的液體分布不均現(xiàn)象。通過實驗數(shù)據(jù)構(gòu)建立柱區(qū)的持液量關(guān)聯(lián)式,代入傳質(zhì)數(shù)學(xué)模型中計算,得到的預(yù)測值與實驗值進行對比,其正負誤差在15%的范圍內(nèi)。3、基于實驗結(jié)果,轉(zhuǎn)子2與轉(zhuǎn)子3的傳質(zhì)性能相差不多,且轉(zhuǎn)子2有望在犧牲少量傳質(zhì)的前提下達到防堵的目的,因此選擇轉(zhuǎn)子2和轉(zhuǎn)子3進行石膏法脫除SO2氣體的應(yīng)用研究�？疾燹D(zhuǎn)速、進氣口濃度、以及氣液比對SO2脫除率的影響,同時對比兩個轉(zhuǎn)子的脫硫效果。結(jié)果表明SO2脫除率隨轉(zhuǎn)速增加而增加,隨氣體進口濃度和氣液比的增大而減小,且裝有轉(zhuǎn)子3的超重力旋轉(zhuǎn)床脫硫率略大于裝有轉(zhuǎn)子2。
【關(guān)鍵詞】：超重力旋轉(zhuǎn)床 防阻塞 組合式轉(zhuǎn)子 傳質(zhì)研究
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 第一章 文獻綜述16-32
• 1.1 前言16
• 1.2 超重力技術(shù)簡介16-20
• 1.2.1 超重力旋轉(zhuǎn)床的發(fā)展歷史16-17
• 1.2.2 超重力旋轉(zhuǎn)床的基本結(jié)構(gòu)和原理17-20
• 1.3 超重力旋轉(zhuǎn)床的基礎(chǔ)研究20-25
• 1.3.1 超重力旋轉(zhuǎn)床壓降20-22
• 1.3.2 超重力旋轉(zhuǎn)床持液量22-23
• 1.3.3 超重力旋轉(zhuǎn)床傳質(zhì)性能23-25
• 1.4 超重力旋轉(zhuǎn)床的應(yīng)用研究25-29
• 1.4.1 聚合物脫揮26
• 1.4.2 精餾26
• 1.4.3 氮氧化物脫除26-27
• 1.4.4 納米材料制備27
• 1.4.5 水脫氧技術(shù)27
• 1.4.6 脫硫27-29
• 1.5 CT掃描技術(shù)29-30
• 1.6 論文研究目的和內(nèi)容30-32
• 1.6.1 本論文研究目的30
• 1.6.2 本論文研究內(nèi)容30-32
• 第二章 組合式轉(zhuǎn)子超重力旋轉(zhuǎn)床傳質(zhì)性能實驗研究32-52
• 2.1 引言32
• 2.2 實驗體系及數(shù)據(jù)處理方法32-35
• 2.2.1 轉(zhuǎn)子區(qū)有效傳質(zhì)比表面積a_e的計算32-34
• 2.2.2 轉(zhuǎn)子區(qū)液相體積傳質(zhì)系數(shù)k_La_e的計算34
• 2.2.3 轉(zhuǎn)子區(qū)單位壓降的液相體積傳質(zhì)系數(shù)k_La_e·△P~(-1)的計算34-35
• 2.3 實驗裝置與流程35-41
• 2.3.1 轉(zhuǎn)子設(shè)計35-36
• 2.3.2 實驗裝置36-39
• 2.3.3 實驗流程39-41
• 2.4 結(jié)果與討論41-51
• 2.4.1 轉(zhuǎn)速對超重力旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子區(qū)有效傳質(zhì)比表面積a_e的影響41-42
• 2.4.2 液體流量對超重力旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子區(qū)有效傳質(zhì)比表面積a_e的影響42-43
• 2.4.3 氣體流量對超重力旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子區(qū)有效傳質(zhì)比表面積a_e的影響43-44
• 2.4.4 轉(zhuǎn)子區(qū)中有效傳質(zhì)比表面積a_e的擬合關(guān)聯(lián)式44-45
• 2.4.5 轉(zhuǎn)速對超重力旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子區(qū)液相體積傳質(zhì)系數(shù)k_La_e的影響45-46
• 2.4.6 液體流量對超重力旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子區(qū)液相體積傳質(zhì)系數(shù)k_La_e的影響46
• 2.4.7 氣體流量對超重力旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子區(qū)液相體積傳質(zhì)系數(shù)k_La_e的影響46-47
• 2.4.8 壓降△P和單位壓降的液相體積傳質(zhì)系數(shù)k_La_e·△P~(-1)的變化規(guī)律47-51
• 2.5 本章小結(jié)51-52
• 第三章 組合式轉(zhuǎn)子超重力旋轉(zhuǎn)床傳質(zhì)模型構(gòu)建52-68
• 3.1 引言52
• 3.2 組合式轉(zhuǎn)子超重力旋轉(zhuǎn)床傳質(zhì)模型構(gòu)建52-56
• 3.3 CT掃描原理及持液量的計算56
• 3.4 CT掃描實驗裝置與流程56-60
• 3.4.1 實驗用轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)56-57
• 3.4.2 實驗裝置57-58
• 3.4.3 實驗流程58
• 3.4.4 CT掃描系統(tǒng)儀器和實驗步驟58-60
• 3.5 結(jié)果與討論60-67
• 3.5.1 可視化分析60-62
• 3.5.2 定量分析62-65
• 3.5.3 立柱區(qū)持液量關(guān)聯(lián)式的建立65-66
• 3.5.4 傳質(zhì)模型的驗證66-67
• 3.6 本章小結(jié)67-68
• 第四章 組合式轉(zhuǎn)子超重力旋轉(zhuǎn)床脫硫應(yīng)用研究68-76
• 4.1 引言68
• 4.2 實驗原理68-69
• 4.3 實驗裝置與流程69-71
• 4.3.1 實驗裝置69
• 4.3.2 實驗流程69-71
• 4.4 數(shù)據(jù)處理71-72
• 4.5 結(jié)果與討論72-75
• 4.5.1 絲網(wǎng)結(jié)晶量72-73
• 4.5.2 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對SO_2脫除率的影響73
• 4.5.3 進口SO_2濃度對SO_2脫除率的影響73-74
• 4.5.4 氣液比對SO_2脫除率的影響74-75
• 4.6 本章小結(jié)75-76
• 第五章 結(jié)論與建議76-78
• 5.1 結(jié)論76-77
• 5.2 建議77-78
• 參考文獻78-84
• 致謝84-86
• 研究成果及發(fā)表學(xué)術(shù)論文86-88
• 作者和導(dǎo)師簡介88-90
• 北京化工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會決議書90-91

【參考文獻】

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本文編號：758100