循环精馏技术研究进展

在“碳中和”“碳达峰”的战略目标下,过程强化是实现绿色生产的关键技术之一。循环精馏作为一种基于过程强化理论的新型精馏技术,通过采用特定塔内构件和控制方案而改变传统精馏塔内气相和液相的流动方式,实现气液两相分别呈周期性独立运动SPM的操作模式。循环精馏技术理论上可实现塔内液相返混为零,使分离推动力最大化,具有处理能力大、能耗低及分离性能好等优点。相较传统精馏操作,循环精馏技术可使单板效率提高到140%~300%,能耗降低20%~30%。本文针对循环精馏技术的研究背景、工作原理、工业应用、两种专用塔板(Maleta塔板和COPS塔板)以及循环精馏技术在隔板塔和反应精馏等过程强化技术中的应用进行了综合论述。论文对循环精馏技术的控制方法和内构件研究中存在的问题进行了总结,并对循环精馏技术的发展方向和前景进行了展望。

方形旋风分离器内气固两相流湍流特性的研究

应用三维颗粒动态分析仪 (3D -PDA)对方形下排气旋风分离器内气固两相流场进行了实验研究 ,并对流场、脉动速度、颗粒浓度、湍动能、湍流强度等的分布做了讨论。方形旋风分离器的流动具有Rankine涡的特点 ,即中心部分为强制涡区 ,边壁附近是准自由涡区。边角处因颗粒与壁面间的相互碰撞引起的准层流运动 ,并使得颗粒湍流脉动强烈 ,湍流动能和局部湍流强度在边角附近取得较大值 ,表明此时两相流耗了气流的能量较多 ,是造成分离器压力损失的主要区域之一。边角有利于颗粒分离。研究结果为结构优化提供了基础数据 。

新型柱式气液旋流分离器数值计算

应用CFD技术对新型柱式气-液旋流分离器内气、液2相的分离过程进行了数值计算。结果表明:气、液2相介质由斜切入口进入柱式旋流器后,在离心力、重力和浮力的共同作用下呈螺旋运动,并迅速发生分层和分离;在旋流器的轴平面上,密度场、气相和液相的体积分数分布都存在一个"U"形过渡区;该分离器能有效脱除天然气中的液相成分。

基于PIV的油中水滴速度的特征分析

分析水击谐波场作用下乳化油液分散相液滴的微观运动特征,探讨分散相液滴聚集、分散的临界条件,以控制实现油水的有效分离,为深入研究水击谐波的油水分离方法提供技术支撑。通过施加不同的激振力获取了相应的水击谐波场,利用PIV图像采集系统对油水混合液在水击谐波场作用下水滴的微观运动特征进行了研究。结果表明:在施加6N^12N激振力作用下,在水击谐波流场中分散相液滴在波节18.2mm附近产生的聚集涡流以及在波腹68.2mm附近发散产生的涡流比较明显;分散相液滴随着施加激振力的减小,轴向速度幅值增加,在实验管道的自由平面其径向速度幅值相对较大,而在实验管道底部幅值较小;分散相液滴的平均运动速度随着激振力的减小而减小,但其径向速度幅值总体增加,所以较小激振力的水击谐波场有利于提高油水分离效率。

原位自生TiB_(2)颗粒作用下偏晶Al_(62.5)Sn_(28.7)Cu_(8.8)合金的液相分离规律研究

在三元Al_(62.5)Sn_(28.7)Cu_(8.8)偏晶合金中原位反应合成不同含量的TiB2颗粒,研究了其对液相分离过程中第二液相L2(Sn)形核、长大和迁移的作用机制.实验表明,当掺杂1%TiB_(2)颗粒时,液相分离引发的宏观偏析程度显著降低,而进一步增加颗粒含量时,宏观偏析降低程度趋缓.同时,掺杂TiB2颗粒后初生θ(Al_(2)Cu)相和第二(Sn)相组织明显细化.在液相分离过程中,与合金熔体具有良好润湿性的原位自生TiB2颗粒促进了第二L_(2)(Sn)相的异质形核,通过阻碍元素扩散和液滴迁移限制L_(2)(Sn)相的扩散长大,并改变合金熔体的黏度和密度以及L2(Sn)液滴形状,从而降低Stokes沉降速度,最终减弱组织偏析.因此,合金拉伸力学性能随着原位自生TiB2颗粒质量分数的增加而显著提高.