板式塔中气液两相流乳化态的研究-中华塔器网

对于气液传质设备中的两相流接触状态，众多研究表明，可以分为自由鼓泡态、喷射态和泡沫态。1979年，Hofhuis和Zuiderweg提出还有一种乳化态，并指出在气液流动参数FP>0.1的情况下，气液接触状态呈乳化态。不少在高液气比或加压下操作的工业塔，气液流动参数FP都远大于0.1。例如轻烃分离塔系的FP大多为0.2~0.5，少数塔段达到1以上；炼油装置吸收稳定系统的吸收塔、解吸塔、稳定塔FP为07~1.1。各种脱碳塔FP则高达2以上。按照Hofhuis和Zuiderweg判据，这些塔内的气液接触状态都是乳化态。为了更好地设计和操作这些塔，人们需要对乳化态不同于泡沫态和喷射态的特性有所了解。但是，长期以来，对于板式塔中的乳化态研究不多，甚至对乳化态的确切定义也不够完善。一般认为乳化态即气体以极细小的气泡均匀分布在液体中的状态。当FP达到0.1时，出现了乳化态，是一种突变，全部乳化了，还是一种渐变的伴随现象？在FP从0.1增大到1.8时，乳化现象有什么变化？乳化态中还有泡沫和雾沫液滴的飞溅吗？如何定量地描述塔板上和降液管中的乳化现象？液体的表面张力和起泡性能对乳化态有什么影响？等等，针对上述问题，本文介绍了对板式塔乳化态所进行的实验研究和研究结果。

按照Hofhuis和Zuiderweg提出的乳化态判据，探索了有关板式塔两相流的乳化态判别机理，研究了塔板上和降液管中气液两相流呈乳化态的气含率和气泡大小分布。试验在φ334和200×300的塔中进行，以空气-水、空气-20%盐水和空气-5%碳酸钾水溶液为物系。测试仪器采用摄像和图像识别仪和泡沫、气泡、液滴毛细管光电测试仪。研究结果表明，板式塔中的乳化态是一种渐变的伴有乳化现象的泡沫态，仅不过这种泡沫态的气泡平均直径要更小一些，伴随乳化现象的标志是有许多直径小于1mm的小气泡均匀分布在液体中。随着气液流动参数FP值的增大，乳化部分和泡沫部分的比例随之增大。处于乳化态的气液混合物通过降液管后，仍然具有较高的气含率。液气比越大，降液管出口处的气含率也越高。以盐水和碳酸钾水溶液代换水，研究了表面张力改变和起泡性能改变对乳化态的影响。表面张力降低39%，在同样气液流率下，降液管出口处的气含率增加了一倍以上，这表明乳化现象大幅度加剧。空气-5%的碳酸钾水溶液物系具有易起泡性，在液体不流动的筛板上，出现明显的乳化现象。在同样的气速下，不易起泡的空气-水物系没有乳化现象。两者的气泡平均直径要相差近一倍。

板式塔中的乳化现象对传质效率和塔板通量都有很大影响。乳化态的小气泡比较稳定，不易分离，被夹带到降液管出口，带来塔板间的气相返混，会降低板效率。乳化态的小气泡占据了降液管的容积，会造成降液管的提前液泛，降低塔板的通量。如何定量的描述这些影响，为设计提供更为确切的依据，还有许多工作要做。

【查看评论】【发表评论】【加入网络收藏夹】【打印稿件】【关闭】