精馏技术-从理论到实践(李鑫钢)课件.ppt

炼油过程总能耗约折合原油加工量的8.73％，相当于消耗一个年产2800万吨的油田。2005年中国石化炼油综合能耗为68.59千克标油/吨，比国外水平高出28.9个百分点，节能潜力相当于新增一个年产500万吨级的油田 炼油过程总能耗约折合原油加工量的8.73％，相当于消耗一个年产2800万吨的油田。2005年中国石化炼油综合能耗为68.59千克标油/吨，比国外水平高出28.9个百分点，节能潜力相当于新增一个年产500万吨级的油田 VOF追踪相界面，守恒方程，SST-k-w湍流模型 * 由于塔板上存在着气液两相相互贯穿的气液混合物，而且分散相体积分率比较大。因此对于塔板的两相流模拟采用的的是双欧拉两相流模型，并结合混合相湍流模型，建立了完整的精馏塔板气液两相流场数学模型 精馏塔板上气液两相组分传递模型包括气相组分传递方程和液相组分传递方程。采用Fuller-Schettler-Giddings方法计算组分在气相中的分子扩散系数 DG，采用Wilke-Chang推算法计算组分在液相中的分子扩散系数DL ；根据双膜理论来计算组分传递模型中的相间传递源项 SLG。 在出口堰以下的区域，液相为连续相，气相为分散相，气相在液相中喷射形成气锥。此时塔板上液相的流场大致可以分为两个区域，即矩形的主流区和在弓形区内形成的滞流区 。当高过进口堰后，气锥破裂，破碎成的气泡和液体混合形成泡沫层 。高出泡沫层后，气相变为连续相，被气相夹带的液滴成为分散相。 在塔板液层中 ，气锥的表面积即为气液两相的传质面积 ，所以气锥周围的点效率较高 ；在进入泡沫层后，气锥破裂形成气泡群，传质面积增加幅度较大，点效率也明显增高；可以得出结论：板上泡沫层的高低、气锥的大小和液流状况是影响塔板的主要因素。在气液流量相同的情况下，改善板上液流状况是提高塔板效率的主要途径。 由于规整填料表面液体是呈溪流液膜的流动状态，所采用的两相流模型是VOF模型，而且开考虑的表面张力及壁面粘附力对液膜流动的影响。 a 等效应力分布 b 挠度变形 微变形控制技术 开发高效填料、塔板、液体分布和支撑等关键技术 解决放大效应、热变形、微变形和长周期运转的工程技术难题。 3.5 大型化关键技术 工程化关键技术 目 录 一、精馏的地位和作用 二、主要科学问题 三、精馏过程大型化关键技术 四、基于多孔材料的分离设备强化 五、精馏过程节能 六、工程化应用 七、结束语 水龙头 煤气炉 合金蜂窝体 传统煤气炉 节能煤气炉 传统水龙头 起泡器 柔和水流，节水 4.1 问题的引出 研究内容1： 散堆填料 1.气、液相流体分布不均匀 2.气、液相接触面积利用率低 3.气、液相界面处传质速率较低 波纹板规整填料 金属丝网规整填料 双层丝网规整填料 ? 精馏分离 效率分析 立体结构 气液两相 均匀分布 高的相接触 和传质面积 4.1 问题的引出 （1）多孔介质真实结构普适模型的构建。 立方体模型 正十二面体模型 正十四面体模型 孔直径分布情况 筋直径分布情况 通过CT扫描真实SiC泡沫材料结构，研究孔形状及大小的分布规律; 利用孔形状及大小的分布规律，建立不规则多面体随机混合概率模型，构建描述SiC泡沫材料的真实物理模型。 4.2 传递耦合计算研究 （2）多孔材料结构及表面性质与气液相流体的传质、传热及流动行为的关系模型的建立 运用建立的SiC泡沫材料真实物理模型，建立多孔介质内部带有相变的气液相流体流动、传质、传热模型，考察不同传质元件与流体流动、传质性能的关系。 采用流体力学与传质实验方法，验证模型的准确性。 多孔介质定义域理论方程： SST k - ω 湍流方程 VOF 方程 动量方程 能量方程 组分方程 4.2 传递耦合计算研究 SiC多孔波纹片与金属丝网波纹片的比较 解析多孔介质中液相分布流型的特征机理 Chem. Eng. Sci. 2015, 135: 489-500. J. Taiwan. Inst. Chem. E. 2015, (under review). 首次采用荧光示踪的方法，结合可视化分析和流体力学模拟。 发现：多孔介质能够强化液体传递，液体扩散速度和范围比金属丝网大一倍以上，其表面张力作用是该过程的主要推动力。 4.3 多孔介质液体分布机理研究 采用物理化学方法对碳化硅多孔介质材料进行疏水改性 ACS Appl. Mater. Inter. 2015, 投稿中 利用溶胶-凝胶浸涂方式制备微纳表面后进行硅烷偶联剂修饰，首次完成多孔碳化硅元件的超疏水改性。 发现：改性后碳化硅多孔介质的水接触角150度，其表面均匀完整，且接触角可控并具有良好的耐久性。 4.4 多孔介质表面改性与气体分布机理 研究内容1： 解析多孔介质中气相分布形态的特征机理 AIChE.