【摘要】：泡沫碳材料具有密度低,強(qiáng)度高,空隙率高、比表面積大、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),在醫(yī)學(xué)、建筑和催化劑載體等領(lǐng)域均具有良好的應(yīng)用前景。在精餾領(lǐng)域,本課題組將泡沫材料與填料相結(jié)合,研發(fā)了一系列的高效傳質(zhì)元件。本文將泡沫碳材料引入散堆填料領(lǐng)域,制作開(kāi)發(fā)了一批環(huán)型散堆泡沫碳填料(RRFP-C),并且對(duì)其傳質(zhì)性能、潤(rùn)濕面積以及液體潤(rùn)濕過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)地探究。傳質(zhì)效率實(shí)驗(yàn)在直徑為300mm的不銹鋼精餾塔內(nèi)進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)對(duì)陶瓷拉西環(huán)、金屬拉西環(huán)和環(huán)型散堆泡沫碳填料進(jìn)行研究,選擇環(huán)己烷-正庚烷標(biāo)準(zhǔn)物系對(duì)其進(jìn)行常壓全回流傳質(zhì)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,在傳質(zhì)性能方面,環(huán)型散堆泡沫碳填料整體要優(yōu)于傳統(tǒng)環(huán)型填料,且具有更寬的操作范圍,比傳統(tǒng)拉西環(huán)的液泛點(diǎn)高20%左右。環(huán)型散堆泡沫碳填料在較高的回流量下的等板高度可以達(dá)到0.24m。在壓降方面,環(huán)型散堆泡沫碳填料的操作壓降略低于傳統(tǒng)環(huán)型填料,并且隨著流量的增加,表現(xiàn)出更低的操作壓降。在微觀流動(dòng)行為的研究方面,采用熒光劑示蹤技術(shù)進(jìn)行標(biāo)記,對(duì)陶瓷拉西環(huán)、金屬拉西環(huán)和環(huán)型散堆泡沫碳填料進(jìn)行潤(rùn)濕過(guò)程和潤(rùn)濕面積實(shí)驗(yàn)。潤(rùn)濕過(guò)程實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,液體在未潤(rùn)濕環(huán)型散堆泡沫碳填料表面的擴(kuò)散過(guò)程分為三個(gè)階段:豎直流動(dòng)階段、橫向流動(dòng)階段和穩(wěn)定階段。液體在潤(rùn)濕環(huán)型散堆泡沫碳填料表面的擴(kuò)散過(guò)程分為2個(gè)階段:擴(kuò)散階段和穩(wěn)定階段。其中擴(kuò)散階段存在液體在填料內(nèi)部進(jìn)行向四周鋪展的過(guò)程,達(dá)到穩(wěn)定時(shí)間較快,潤(rùn)濕面積較大。潤(rùn)濕面積的實(shí)驗(yàn)表明,環(huán)型散堆泡沫碳填料環(huán)型散堆泡沫碳填料的整體潤(rùn)濕面積保持80%以上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他兩種傳統(tǒng)填料的10-60%。環(huán)型散堆泡沫碳填料具有獨(dú)特的流動(dòng)形態(tài)和擴(kuò)散方式:環(huán)型散堆泡沫碳填料在0-90°的放置角度下均表現(xiàn)出較好的潤(rùn)濕面積和更均勻的液體分布;環(huán)型散堆泡沫碳填料表面的潤(rùn)濕面積受流量變化程度的影響在10%以?xún)?nèi),并且在較大范圍的液體流量下均有較好的分布性能;環(huán)型散堆泡沫碳填料在頂部進(jìn)料時(shí)的潤(rùn)濕情況最好,并且潤(rùn)濕面積比例受進(jìn)料點(diǎn)位置的影響較小,并且整體保持80%以上的潤(rùn)濕面積。通過(guò)對(duì)環(huán)型散堆泡沫碳填料傳質(zhì)性能和微觀流動(dòng)行為的研究,結(jié)果表明:環(huán)型散堆泡沫碳填料具有較高的傳質(zhì)效率和較寬的操作范圍,流體在填料表面具有較好的潤(rùn)濕面積和較均一的分布性能,具有廣闊的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TQ053.5;TQ021.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2757012