斜孔塔板在煤化工领域中的应用以及研究进展.ppt

清华大学化工系 2007年5月 三维两相湍流数学模型的特点 （1）Eulerian-Eulerian三维两相流模型，较完整地考虑了相间作用力项； （2）气相动量方程封闭采用与液相相近的湍动能与耗散能方程。 三维两相湍流数学模型（2） （1）采用Eulerian-Eulerian两相流连续性方程和动量方程： 连续性方程： 动 量 方 程： 其中: 是第k相体积分率； 是第k相的密度； 是第k相的平均速度矢量； 分别是层流和湍流应力； 是单位体积的相间动量传递项。 三维两相湍流数学模型（3） （2）单位体积的相间动量传递项，包括相间曳力、虚拟质量力和径向升力三个部分。 （3）液相的湍动应力可由涡流粘性定义推导得出，液相湍动能K方程： 液相耗散率 方程： 其中： （4）边界条件 进口条件 出口条件 边壁的边界采用Fluent软件，内置的严格壁函数模型 自由表面边界 斜孔塔板三视图 斜孔塔板系统的网格划分 Z=5mm处汽相速度矢量 平行于斜孔板面的平面上的汽液速率分布 Z=30mm处汽相速度矢量 Z=5mm处液相速度矢量 Z=30mm处液相速度矢量 垂直于斜孔板面的平面上的汽体速度分布 X=100mm处 X=200mm处 斜孔塔板与筛板CFD仿真结果的对比 筛板立体结构示意图 筛板三视图 筛板系统的网格划分 垂直于筛板的平面上的汽体速度分布 X=100mm处 X=200mm处 塔板上平均液相体积比随高度的变化(雾沫夹带分析） 斜孔板与筛板CFD仿真结果比较(1) * 斜孔塔板在煤化工领域中的应用以及研究进展 介绍内容 斜孔塔板的结构及其传质、水力学特点 斜孔塔板在煤化工领域中的应用 斜孔塔板的研发进展 斜孔塔板的结构特点分析 （1）“一平” 特殊阀孔结构设计使气体从阀孔沿与板面平行方向喷出，板上汽体流动矢量在雾沫夹带方向投影最小,有利于降低雾沫夹带； （2）“二反” 斜孔塔板的线性单向流动设计和相邻两排斜孔方向错位相反排布，使任意两个相邻阀孔间的汽体对撞降至最低，有利于降低由于阀孔间气体干扰造成的雾沫夹带； （3）“三稳” 相邻两排斜孔气速方向相反，可平衡气体对液层的动量作用，保持稳定的液层和均匀的汽液 接触过程； 斜孔塔板的板面结构 处理量大 板效率高 塔板阻力小 防堵效果好 斜孔塔板作为汽液传质构件的优越性 斜孔塔板提高处理量机理分析 (1) 斜孔塔板采用喷射态操作，孔动能因子比F1浮阀高30%以上，因此，在同样塔径和相同开孔率的条件下，处理量可比F1浮阀提高30%以上。 (2) 斜孔塔板采用开小孔、多开孔的方式，阀孔之间的间距由于合理的设计可控制到较小范围，因此在同样横截面积的条件下，斜孔塔板比F1浮阀的开孔率更高。 斜孔板处理量大的特点在许多装置立足塔径不变， 板间距不变进行扩产改造时得以成功应用。 斜孔塔板提高板效的机理分析 (1) 斜孔塔板采用喷射态操作，汽液表面更新速率更快，可有效增强传质系数，因此斜孔塔板比F1浮阀的效率更高； (2) 斜孔尺寸大小一致，在板面上均布，气泡分布均匀；板面产生数量大、单孔面积小的气泡，单位体积的传质比表面积大，效率较高。 斜孔板板效率较高的特点在一些装置立足板数不变，板间距不变进行提高产品质量改造时得以充 分应用。 斜孔塔板抗堵机理分析 （1）斜孔塔板设计使气体从阀孔沿与板面平行方向喷出，可提高对板面污垢的切向冲刷能力； （2）斜孔塔板采用喷射态操作，气体孔速较高，也可提高对板面的切向冲刷动能。 斜孔板板抗堵性能较好的的特点在一些易聚合、易结垢或易结焦的装置中应用具有非常良好的适用性。 斜孔塔板低阻机理分析 斜孔塔板采用喷射态操作，汽液表面更新速率更快，可有效增强传质系数；同时，斜孔塔板采用开小孔、短间距的方式，板面可产生数量大、单孔面积小的气泡，单位体积的传质比表面积得到有效提高，因此相同分离要求的前提下，斜孔塔板可通过降低汽液接触时间获得同样的传质速率。 降低汽液接触时间，也就意味着减少板上清液层，即斜孔塔板的堰高可以设计得较低。 斜 孔 塔 板- 获国家发明奖 四等奖 (1982年) 复 合 斜孔塔板- 获国家教委科技进步奖发明 二等奖( 1997年) 多溢流斜孔塔板- 获国家发明三等奖 (1999年) 复 合 斜孔塔板- 香港国际发明博览会金奖 （2000年） 斜孔塔板获得的荣誉 系列斜孔塔板93年以来在燕山石化、上海石化、金山石化、