石墨降膜吸收器

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降膜反应器原理

降膜反应器原理

降膜反应器原理
降膜反应器(Falling film reactor)是一种常用的化工反应器,主要用于液相反应。

其原理是将反应物以薄膜形式流经垂直设置的反应器壁面,在壁面上形成一层薄膜,通过这层薄膜与壁面上的反应物接触,进行反应。

在反应过程中,反应物从顶部进入反应器,经过壁面反应后,废液从底部排出。

降膜反应器的原理基于以下几个关键因素:
1. 薄膜形成:通过向上喷射或涂布反应物,使其在壁面上形成一层均匀的薄膜。

薄膜的形成可以通过壁面的特殊涂层、表面张力等措施来实现。

2. 壁面传热与传质:薄膜与壁面接触后,发生反应,并且同时进行传热与传质。

壁面传热主要通过壁面与薄膜之间的热对流和热传导来完成,而传质则是通过薄膜与壁面之间的物质扩散来实现。

3. 反应物的流动:在降膜反应器中,反应物以薄膜形式沿着壁面下降,在下降过程中进行反应。

这种流动方式有助于保持较高的反应效率,并且能够提供大量的反应表面积。

4. 废液排出:反应后的废液从反应器底部排出,以保持反应物在反应器内的流动稳定性。

降膜反应器具有以下优点:
- 反应物与壁面的接触充分,传热和传质效果好,反应速率相对较高。

- 可以实现高度可控的反应条件,如温度、压力等。

- 反应器体积较小,占地面积相对较小。

- 适用于连续生产,反应过程稳定性好。

需要注意的是,降膜反应器的设计和操作需要考虑多种因素,包括反应物性质、流动参数、壁面材料和反应条件等,以确保反应过程的安全和效率。

石墨降膜吸收器的应用原理

石墨降膜吸收器的应用原理

石墨降膜吸收器的应用原理石墨降膜吸收器是一种利用液体薄膜吸收气相物质的装置,广泛应用于化学、环保等领域。

其应用原理主要涉及质量传递、传热和流体力学等方面。

石墨降膜吸收器主要由吸收塔、填料层、进料口、底部出液口、水加入口、除气口等组成。

吸收塔内填有骨架填料,当气体进入吸收塔后,它会与液体产生接触,同时液体产生薄膜流动,在填料表面形成一个液膜,气体与液体薄膜进行物质传递,形成吸收剂的过程。

所以,流体的传质传热性能和填料性能对吸收器具有重要的影响。

在石墨降膜吸收器中,气体和液体之间通过传质作用来实现成份的转移,传质是一个相对剂量流动的过程。

传质过程中,气体分子间距越近,传递速率越快。

在吸收塔内,液体从塔顶均匀流向填料层,成为一层均匀的薄膜,气体通过填料与液体接触,吸收剂从液膜中传到气相。

由于气体分子不规则运动,流动不均,因此吸收塔中的某些部位气体的传输会受到限制,这些地方通常是填料层的上部和侧面,因此占据体积小的气泡和渗透性剂量也是相对较小的。

在石墨降膜吸收器中,气体通过填料与液体接触,两相之间发生传热。

传热的主要方式有三种:传导、对流和辐射。

在石墨降膜吸收器中,传热主要是通过传导和对流实现的。

传导主要指通过物体内部热平衡的传导方式,这种方式只在填料的内部进行。

传导热的传递过程中,由于热量的传递是由高温向低温的方向进行的,因此填料的温度分布将具有梯度。

传导热量与热阻成正比,温差相差较大时,热阻可以忽略不计,传导热量将增大。

对流是气体通过填料与液体接触的过程中,发生传热的另一种方式。

流体的动量传递,传热和传质的过程,主要是通过传统的弥散机制实现的。

在实际流体中,弥散过程受流体的流速、流程、粘度、密度、温度等多种因素影响。

吸收塔内的气液两相流动是一个相互联系而又相互制约的过程。

由于气相和液相的密度相差较大,相互之间的运动模式不同,因此流动行为也有所不同。

在这些复杂的流动过程中,气相和液相之间流体力学特性的变化对吸收器的传质和传热性能有着直接的影响。

石墨降膜吸收器吸收HCl的工艺计算及设备选型

石墨降膜吸收器吸收HCl的工艺计算及设备选型

石墨降膜吸收器吸收HCl的工艺计算及设备选型梁伟Ξ(中国石化江汉油田分公司盐化工总厂,湖北潜江433121) [关键词]石墨降膜吸收器;HCl;换热面积;计算[摘 要]结合中国石化江汉油田分公司盐化工总厂的实际情况,对石墨换热器换热面积进行了计算,分析了列管式、圆块孔式石墨降膜吸收器的优缺点,并介绍了一些新材质的换热吸收器。

[中图分类号]TQ114.15 [文献标识码]B [文章编号]1008-133X(2002)05-0042-02 氯碱厂吸收氯化氢气体一般采用石墨降膜吸收器,其工艺特点为:水和氯化氢气体顺流从上而下,水吸收效果较好。

吸收塔的材质是石墨,其防腐效果与传热效果均较好,其结构大体上分为两种,一种是列管式,另一种是圆块孔式。

冷却水走管间,以便带走氯化氢的溶解热,并有强化吸收效果的作用。

本文结合我厂实际,谈一谈石墨降膜吸收器计算及选型的问题。

1 计算依据(1)盐酸产能1.5万t/a,则1h吸收氯化氢646 kg,设m=646kg/h。

(2)氯化氢气体先经过石墨换热器,温度降低到40℃,再经过浓酸吸收器,在浓酸吸收器中吸收氯化氢气体的60%,生成31%的浓盐酸,最后经过稀酸吸收器,在稀酸吸收器中吸收氯化氢气体的40%,生成22%的稀盐酸。

(3)氯化氢气体在35℃下溶解于水生成20%~25%的稀盐酸,其溶解热C1为67.5kJ/mol;在35℃下,氯化氢气体溶于稀盐酸,生成30%~32%的浓盐酸,其溶解热C2为62.7kJ/mol。

(4)氯化氢气体的恒压热容C p为0.7942kJ/ (kg・℃)。

2 工艺计算2.1 石墨换热器换热面积S的计算(1)氯化氢气体经过石墨换热器后,气体温度从95℃降低到40℃放出的热量为:Q=C p m(t1-t2)=0.7942×646×(95-40)=28217.93(kJ/h)。

(2)换热温度差Δt m的计算。

循环水由25℃升高到45℃,氯化氢气体由95℃降到40℃,则Δt1=15℃,Δt2=50℃,Δt m= (Δt2-Δt1)/ln(Δt2/Δt1)=29.07(℃)。

降膜吸收塔

降膜吸收塔

降膜吸收塔降膜吸收塔是一种常用的气液分离设备,在化工、环保等行业中广泛应用。

本文将从降膜吸收塔的原理、结构、工作过程以及应用领域等方面进行详细介绍。

一、原理降膜吸收塔是利用气体与液体之间的相互作用力,通过将气体与液体进行充分接触,使气体中的有害成分通过传质作用被吸收到液体中,从而达到气液分离的目的。

其主要原理是依靠气体通过填料层流下降,液体则从填料顶部向下流动,通过填料与气体充分接触,使气体中的有害物质被液体吸收。

二、结构降膜吸收塔的结构主要包括塔体、填料层、进料口、出料口等部分。

塔体一般为圆柱形,由耐酸碱、耐腐蚀的材料制成,如不锈钢、聚丙烯等。

填料层通常位于塔体内部,其作用是增加气体与液体的接触面积,提高传质效率。

进料口位于塔体底部,用于将气体引入塔体;出料口位于塔体顶部,用于排出处理后的气体。

三、工作过程降膜吸收塔的工作过程主要包括气体进入、液体喷淋、传质吸收等步骤。

气体首先从进料口进入塔体底部,在填料层上方形成一层薄膜,然后通过填料层逐渐向上升腾。

与此同时,液体从填料层的顶部均匀喷淋下来,与气体充分接触。

在气体上升的过程中,有害物质被液体吸收,而洁净的气体则从出料口排出。

四、应用领域降膜吸收塔广泛应用于化工、环保、电力等领域。

在化工行业中,降膜吸收塔常用于废气处理系统中,用于去除产生有害气体的工艺流程中的有害物质。

在环保行业中,降膜吸收塔可用于处理工厂产生的废气和工业废水,达到净化环境的目的。

在电力行业中,降膜吸收塔可用于烟气脱硫,减少煤燃烧过程中的排放物。

总结:降膜吸收塔是一种重要的气液分离设备,在化工、环保、电力等行业中有着广泛的应用。

其通过充分接触气体与液体,使有害物质被吸收到液体中,从而达到净化气体、净化水的目的。

降膜吸收塔的工作原理简单明了,结构合理,操作方便。

因此,它是一种非常有效的废气和废水处理设备,对净化环境和保护人类健康具有重要意义。

随着科技的进步和环境保护意识的提高,降膜吸收塔将会在更多领域得到应用,并不断发展和完善。

石墨降膜吸收器吸收HCl的工艺计算及设备选型

石墨降膜吸收器吸收HCl的工艺计算及设备选型

石墨降膜吸收器吸收HCl 的工艺计算及设备选型梁伟(中国石化江汉油田分公司盐化工总厂,湖北潜江433121)[关键词]石墨降膜吸收器;HCl;换热面积;计算[摘 要]结合中国石化江汉油田分公司盐化工总厂的实际情况,对石墨换热器换热面积进行了计算,分析了列管式、圆块孔式石墨降膜吸收器的优缺点,并介绍了一些新材质的换热吸收器。

[中图分类号]T Q114.15 [文献标识码]B [文章编号]1008-133X(2002)05-0042-02氯碱厂吸收氯化氢气体一般采用石墨降膜吸收器,其工艺特点为:水和氯化氢气体顺流从上而下,水吸收效果较好。

吸收塔的材质是石墨,其防腐效果与传热效果均较好,其结构大体上分为两种,一种是列管式,另一种是圆块孔式。

冷却水走管间,以便带走氯化氢的溶解热,并有强化吸收效果的作用。

本文结合我厂实际,谈一谈石墨降膜吸收器计算及选型的问题。

1 计算依据(1)盐酸产能1.5万t/a,则1h 吸收氯化氢646kg,设m =646kg/h 。

(2)氯化氢气体先经过石墨换热器,温度降低到40 ,再经过浓酸吸收器,在浓酸吸收器中吸收氯化氢气体的60%,生成31%的浓盐酸,最后经过稀酸吸收器,在稀酸吸收器中吸收氯化氢气体的40%,生成22%的稀盐酸。

(3)氯化氢气体在35 下溶解于水生成20%~25%的稀盐酸,其溶解热C 1为67.5kJ/mol;在35 下,氯化氢气体溶于稀盐酸,生成30%~32%的浓盐酸,其溶解热C 2为62.7kJ/mol 。

(4)氯化氢气体的恒压热容C p 为0.7942kJ/(kg )。

2 工艺计算2.1 石墨换热器换热面积S 的计算(1)氯化氢气体经过石墨换热器后,气体温度从95 降低到40 放出的热量为:Q =C p m(t 1-t 2)=0.7942 646 (95-40)=28217.93(kJ/h)。

(2)换热温度差 t m 的计算。

循环水由25 升高到45 ,氯化氢气体由95 降到40 ,则 t 1=15 , t 2=50 , t m =( t 2- t 1)/ln ( t 2/ t 1)=29.07( )。

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石墨降膜吸收器

石墨降膜吸收器

石墨降膜吸收器- GX系列、YKX系列降膜式吸收器实际上是一种垂直安装的列管式或园块孔式换热器。

换热器的列管(或块体上的纵向孔道)相当于许多并列的水冷湿壁塔。

在其上方设置有分配吸收液的溢流管,下方是气液分离器。

降膜吸收器在吸收过程中,不断地将溶解热移走,其传热传质效果好。

它与填料塔的绝热吸收比较有着显著的优点。

降膜式吸收器具有以下的特点:•吸收效率高,如对HCI的吸收效率,可达99.9%以上;•在吸收系统内的压力降较低;•原料气体的温度高,几乎不影响其操作,进人吸收器的原料气温度达250o C,通过吸收器可立即被吸收,并不影响成品酸浓度;•所生产的酸温度低,一般比冷却水高3-15o C,所以不需要有后冷却,简化生产流程;•无需附加专门的辅助设备,可以生产出试剂级的盐酸;•操作弹性大,开停车和调整容易控制,有利于改善操作条件;•设备耐腐蚀,维修方便,使用寿命长;•结构紧凑,质量轻,不需要大的操作工作面。

分布器气液分离器管壳式石墨降膜吸收器块孔式石墨降膜吸收器进气温度: < 170 o C许用压力: < 0.1MPa (管程) 进气温度: < 170 o C许用压力: < 0.1MPa (管程)< 0.3 MPa (壳程) < 0.3 MPa (壳程)降膜吸收器概述一力牌石墨改性聚丙烯降膜吸收器系传统的石墨吸收器后开发的新一代降膜吸收设备。

本产品主要用于吸收HCL气体生产盐酸,亦可用于HF、SO2、NH3、P2O5、H2S等易溶腐蚀性气体的吸收。

此外,还可用作中低沸点的腐蚀性介质的降膜蒸发设备。

本产品为整体聚丙烯结构,具有优异的耐腐蚀性能和良好的物理机械性能。

我公司生产的降膜吸收器所选用的吸收管采用特制的50%(重量比)石墨改性聚丙烯管,规格为Φ18×1.5mm,具有良好的成膜性和较高的传热效能。

本产品是目前较为理想的吸收设备,性能卓越。

如配合填料塔使用,以吸收HCL制备盐酸为例,吸收率可高达99%,盐酸浓度可达30%以上。

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石墨降膜吸收器- GX系列、YKX系列降膜式吸收器实际上是一种垂直安装的列管式或园块孔式换热器。

换热器的列管(或块体上的纵向孔道)相当于许多并列的水冷湿壁塔。

在其上方设置有分配吸收液的溢流管,下方是气液分离器。

降膜吸收器在吸收过程中,不断地将溶解热移走,其传热传质效果好。

它与填料塔的绝热吸收比较有着显著的优点。

降膜式吸收器具有以下的特点:•吸收效率高,如对HCI的吸收效率,可达•99.9%以上;•在吸收系统内的压力降较低;•原料气体的温度高,几乎不影响其操作,进人吸收器的原料气温度达250o C,通过吸收器可立即被吸收,并不影响成品酸浓度;•所生产的酸温度低,一般比冷却水高3-15o C,所以不需要有后冷却,简化生产流程;•无需附加专门的辅助设备,可以生产出试剂•级的盐酸;•操作弹性大,开停车和调整容易控制,有利•于改善操作条件;•设备耐腐蚀,维修方便,使用寿命长;•结构紧凑,质量轻,不需要大的操作工作面。

分布器气液分离器管壳式石墨降膜吸收器块孔式石墨降膜吸收器进气温度: < 170 o C 进气温度: < 170 o C许用压力: < 0.1MPa (管程) < 0.3 MPa (壳程)许用压力: < 0.1MPa (管程) < 0.3 MPa (壳程)降膜吸收器概述一力牌石墨改性聚丙烯降膜吸收器系传统的石墨吸收器后开发的新一代降膜吸收设备。

本产品主要用于吸收HCL气体生产盐酸,亦可用于HF、SO2、NH3、P2O5、H2S等易溶腐蚀性气体的吸收。

此外,还可用作中低沸点的腐蚀性介质的降膜蒸发设备。

本产品为整体聚丙烯结构,具有优异的耐腐蚀性能和良好的物理机械性能。

我公司生产的降膜吸收器所选用的吸收管采用特制的50%(重量比)石墨改性聚丙烯管,规格为Φ18×1.5mm,具有良好的成膜性和较高的传热效能。

本产品是目前较为理想的吸收设备,性能卓越。

如配合填料塔使用,以吸收HCL制备盐酸为例,吸收率可高达99%,盐酸浓度可达30%以上。

降膜吸收器特点1、耐腐蚀性能优异,可耐几乎所有的无机介质和大多数有机溶剂。

2、吸收率高。

自冷却效果好,出口温度低,不需再冷却,操作稳定。

3、不易结垢。

4、安装维护简便,维修工作量小。

5、价格低,约为石墨降膜吸收器的50%~70%;寿命长降膜吸收器应用许用温度:-20~80℃0~120℃(聚丙烯)许用压力(常温):壳程≤0.3Mpa 管程≤±0.1Mpa许用介质:请参阅有关聚丙烯腐蚀性能资料,资料无数据或有其它特殊要求时,可按GB11547-89进行试验。

降膜吸收器优势一、资质《全国工业产品生产许可证》、《危险化学品包装物、容器生产企业定点证书》。

无证企业则不被允许生产相关产品,采购使用方也将为此承担风险;二、设计能力25年的安全生产经验,保证每一台设备的设计都符合甚至超过行业标准,并经过实际使用被证明是安全的;三、选材物有所值,安全重于一切;四、加工工艺在大多数同类型厂家还在完全依靠手工焊接加工设备的时候,我们采用德国热熔碰焊、挤焊等多种焊接工艺相结合,在大幅提高了焊接强度的同时,杜绝了因为职工的情绪波动、经验主义对设备质量的影响。

降膜吸收器布膜装置的实验研究张继军1 王向举2 史晓平2(1、石家庄工大化工设备有限公司 2、河北工业大学)摘要:针对大直径竖管降膜吸收器设计出了一种新型的液体布膜装置,并以水为介质进行了冷模实验及分析,通过对实验的观察及数据分析提出了换热管内均匀成膜的最小喷淋密度。

关键词:竖管降膜吸收器喷淋密度液体布膜装置Design and Experimental Study on the Distribution Equipmentof Falling-film AbsorberZhangJi-jun WangXiang-ju ShiXiao-ping(1.Shi Jiazhuang Gongda Chemical Engineering Equipments Co.Ltd ; 2. Hebei University of Technology) abstract Design a new type of liquid distribution equipment in large-diameter vertical tube Falling-film Absorber,and carry on the cold film equipment and analysis under the situation thattake water as to medium,pass to the experiment of the observation and the data analysis put forward the minimal sprayed density that tube come into being well-proportioned film. keywords Vertical Tube Falling-film Absorber, Sprayed Density, Liquid Distribution Equipment0 前言吸收装置广泛应用于化工、石化、冶金、电力和制冷等工业,分卧式和立式两种形式。

相对于卧式降膜吸收器[1,2],立式降膜吸收器具有多种优点。

立式吸收装置占地面积小,适合吸收装置的小型化发展趋势;有研究表明在相同的雷诺数条件下,溶液在沿竖壁降膜时液膜对圆管管壁的覆盖率比水平管时要好,而且液膜膜厚沿流动方向分布更加均匀,传热传质效果也优于水平管外降膜吸收。

因此今后竖管型降膜吸收器将会迅速的发展起来并逐渐显示其多方面的优越性[3,4]。

在吸收式制冷机中[5],吸收器的传热面积约占机组总传热面积的40%,其传热传质性能对整个机组经济性的影响很大,因此吸收过程传热传质的强化一直是国内外有关研究的主要着眼点之一[6~10]。

对于降膜式吸收器,布膜装置的分布性能是影响其吸收效率的关键,尤其大型竖管降膜吸收器更是如此,因此设计新型的吸收器布膜装置并进行实验分析始终是研究强化吸收过程传热传质的重要课题。

1 实验装置及实验流程1.1 实验装置进液口内层环板定位圆板布膜器进气口拉杆定距管Ⅰ管板外层环板换热管圆孔Ⅰ图1 实验装置Fig.1 The experiment equipment图1为设计的实验装置,装置内有两层环形挡板,外层为溢流板,液体由进液口进入布膜装置,经溢流板溢流入内、外层挡板的环形间隙中;内层档板下端开有小孔,小孔在挡板圆周均匀分布,液体从小孔径向流到管板上。

局部放大图为布膜器与换热管的连接结构,布膜器与换热管的直径及壁厚均相等。

每个布膜器距其底端相同高度的圆周上均匀开三个圆孔,液体由开孔进入布膜器内部并在壁面成膜,液膜与从布膜器上端口进入的蒸汽一起向下流动。

图2 布管结构Fig.2 The tube distributes structure为了简化实验,取六分之一圆进行实验,如图2所示。

对中心线以左的布管进行分列标记以方便分析与讨论。

与左边边沿平行各列从外向内依次为第一、第二、第三列,中心线左右两侧完全对称,因此只对中心线左侧进行分析。

1.2 实验流程图3 试验流程示意图 Fig.3 the experimental flow1水泵 2阀门 3转子流量计4分布器 5缓冲槽 6量筒 7带夹支座 8水槽实验流程:实验为冷模实验,以水为介质。

水由泵从水槽中抽出后经阀门和转子流量计进入实验装置,由实验装置布膜后先流入缓冲槽,然后再用量筒对位于分布器内不同位置换热管的液体流量进行测量。

2 实验数据处理为了清楚的观察到各管内布膜情况,实验采用的竖直换热管为透明的有机玻璃管,规格为Ф45×3mm 。

测量时对实验装置内各换热管中的流量进行整体同时测量。

喷淋密度的计算公式:Γ= Vdt π (L/m·s )式中 V ——收集液体体积,L ; d ——换热器内径,m ; t ——液体收集时间, s 。

从布膜装置中心向边沿以环形分层,用q ij (i 表示不同的层,j 表示不同列)表示各换热管内的液体流量。

各列换热管的平均流量:1nijj qi q n ==∑样本方差:j S =分布不均匀度系数:ξ=jS /j q3 实验结果与分析Y 流量(m L )X 离心距(mm)图4 喷淋密度Γ为0.046 L/(m·s ) Fig.4 sprayed density Γ as 0.046 L/(m·s )图4为在相同喷淋密度下不同列的流量对比及同列在不同离心距位置流量的比较。

由上图可知,相同喷淋密度下三列的流量有明显的差别,流量从第一到第三层依次减小。

同一列不同位置处流量大小波动也较明显。

对导致以上的结果进行分析,主要因素为:液体从进液口进入布膜装置后,会先充满装置的边沿区域,因此会使内列液位略低于外列液位,当喷淋密度为0.046 L/(m·s )时,布膜装置内液体总流量比较小,布膜器开孔处液位较低,因此液位略微的差别都会对流量产生较大的影响,结果令各列流量差别较大;对于同列不同位置,由于各位置与进液口距离的不同,也会对开孔处的液位有所影响,因此流量有明显波动,离进液口近处流量较大。

实验过程中当喷淋密度为0.046L/(m·s )时,换热管内还不能完全成膜。

Y 流量(m L )X 离心距(mm)图5 喷淋密度Γ为0.058 L/(m·s )Fig.5 sprayed density Γ as 0.058 L/(m·s )随着喷淋密度的增大,布膜装置内的液位也随之升高,当喷淋密度Γ达到0.058 L/(m·s )时,各布膜器开孔处液位差相对于液位已经很小,因此各列及同列不同位置流量接近,分布均匀效果明显。

实验过程中,当喷淋密度达到0.058 L/(m·s )时,布膜器上的小孔开始有喷流现象发生且换热器内形成的液膜比较均匀,此时分布装置内整体液位稳定。

因此,此分布装置在喷淋密度为0.058 L/(m·s )时,各布膜器内可以形成均匀的液膜且整体分布均匀效果明显。

Y 分布不均匀度系数ξX 喷淋密度Γ(L/(m·s))图6 分布不均匀度系数与喷淋密度之间的关系Fig.6 The relation between unwell-distributed coefficient and sprayed density图6为分布不均匀度系数与喷淋密度之间的关系图,分布不均匀度系数ξ用来表示布膜装置的分布均匀性,分布不均匀度系数ξ越小,表示分布越均匀。

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