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催化蒸馏构件的流体力学性能研究

作　者: 刘祖虎
导　师: 李永红
学　校: 天津大学
专　业: 化学工艺
关键词: 催化蒸馏催化蒸馏元件捆扎包构件渗流型构件流体力学性能
分类号: TE621
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 69次
引　用: 1次
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内容摘要

催化蒸馏技术是化工过程绿色化的重要手段之一,催化蒸馏技术的关键之一是如何将固体催化剂布置于催化蒸馏塔中,以使催化反应和蒸馏分离都能高效进行。为此,科技工作者开发了众多催化剂装填方式和构件以解决该问题。本文研究了两种催化剂装填方式(构件)的性能,它们分别是传统的捆扎包式催化剂装填方式和本课题组研发的渗流型催化蒸馏构件。本文研究了不同催化剂装填量下使用捆扎包式装填的催化蒸馏塔流体力学性能和分离性能。研究发现,采用捆扎包式装填的催化蒸馏塔压降比常规精馏塔大,且随着所装填催化剂量的增多,压降增大有加剧的趋势。另一方面采用捆扎包式装填的催化蒸馏塔持液量较常规蒸馏塔偏大,这是导致其压降增大的一个原因,但同时,较高的持液量对于催化反应是有利的。研究还发现,采用捆扎包式装填的催化蒸馏塔分离性能比常规蒸馏塔低。本文重点研究了本课题组开发的渗流型催化蒸馏构件,详细阐述了该构件的概念、优点和应用方式,特别地,以过滤模型和渗流理论为基础建立了渗流型构件的理想模型。分别以水、乙醇、汽油、轻汽油、重汽油为物系,对渗流型构件进行冷模流体力学研究,为构件的放大设计和工业应用提供了可靠的基础数据。本文还对渗流型构件的持液量问题进行了初步的讨论,对渗流型构件的工业应用具有指导意义。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章反应蒸馏技术进展  8-25
  1.1 概况  8
  1.2 反应蒸馏技术的应用  8-12
    1.2.1 反应蒸馏在化学工业中的应用  8-10
    1.2.2 反应蒸馏在石油工业中的应用  10-11
    1.2.3 反应蒸馏与其他技术的耦合  11-12
  1.3 反应蒸馏技术最新研究概况  12-24
    1.3.1 可行性分析  12
    1.3.2 概念设计、过程模拟与优化  12-17
    1.3.3 设备的选择与设计（催化剂装填方式）  17-23
    1.3.4 操作与控制  23-24
  1.4 论文工作的提出及主要研究内容  24-25
第二章捆扎包式装填方式的性能研究  25-42
  2.1 实验方法与流程  25-31
    2.1.1 实验装置  25-26
    2.1.2 催化剂装填方式  26-27
    2.1.3 实验物系  27-28
    2.1.4 样品组成分析方法  28
    2.1.5 实验内容及流程  28-30
    2.1.6 实验数据处理  30-31
  2.2 实验结果与讨论  31-41
    2.2.1 催化蒸馏塔的床层压降  31-34
    2.2.2 催化蒸馏塔的持液量  34-36
    2.2.3 回流比对催化蒸馏塔流体力学性能的影响  36-38
    2.2.4 流体力学性能的滞后现象和塔内气液接触状态  38-40
    2.2.5 催化蒸馏塔的传质性能（塔板数）  40-41
  2.3 小结  41-42
第三章渗流型催化蒸馏构件的性能研究  42-70
  3.1 渗流型构件  42-47
    3.1.1 渗流型构件的优点  43-44
    3.1.2 渗流型构件的排布方式  44-45
    3.1.3 渗流型构件的理想模型  45-47
  3.2 催化剂床层渗流实验  47-58
    3.2.1 实验物系  47-48
    3.2.2 实验设备  48-49
    3.2.3 实验内容及流程  49
    3.2.4 实验结果与讨论  49-58
  3.3 使用渗流型构件的催化蒸馏塔的压降研究  58-68
    3.3.1 实验物系  59
    3.3.2 实验装置  59-60
    3.3.3 实验流程  60-61
    3.3.4 实验结果与讨论  61-68
  3.4 渗流型构件持液量的讨论  68-69
  3.5 小结  69-70
第四章结论  70-72
对后续工作的建议  72-73
参考文献  73-80
致谢  80

催化蒸馏构件的流体力学性能研究

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