隔壁塔內半圓填料層中壁流與返混特性研究

李春利，李景玉，張明霞

（1 河北工業大學化工學院，天津300130； 2 化工節能過程集成與資源利用國家地方聯合工程實驗室，天津300130）

引 言

精餾作為一種應用最廣泛、技術最成熟的分離方法，在工業生產中占有相當的比重[1-2]。但高物耗、高能耗一直以來都是精餾過程不可避免的問題。因此對于節能精餾技術的創新研究，具有重要的社會意義和經濟價值[3]。隔壁塔作為一種完全熱耦合塔，突破了傳統序列精餾塔的模式，因具有低能耗、低設備投資、高熱力學效率等優點而受到國內外研究者的廣泛關注[4-10]。

隔壁塔(結構如圖1所示)又被稱為隔板塔、分壁式精餾塔。塔內可采用塔盤、散堆填料或規整填料，也可將它們組合使用[11]。與傳統精餾塔相比，隔壁塔由于主塔段豎直隔壁的存在而具有一些特殊性質，如隔壁兩側壓力分布特性，非常規截面塔內件的傳質和流體力學特性等。常用的研究手段主要有流體力學與傳質實驗和基于CFD 技術的計算機模擬。Wang 等[12]通過建立DWC 三維兩相流CFD模型，對隔壁兩側半圓形篩板的流體力學進行了數值模擬，研究發現存在兩個反向流域，分別在弓形區域和接近隔壁的區域。Rodríguez-ángeles 等[13]通過CFD 水力學分析，也提出隔壁兩側的半圓形塔板可能存在不同于傳統圓形塔板的流動行為和液體分布。

壁流是填料塔操作中經常遇到的現象，散堆填料塔中的壁流量可占總液量的50%[14]，規整填料塔的壁流量甚至可達總液量的70%以上[15-16]。液相在填料層內的壁流、溝流等不均勻分布，造成其實際流動偏離理想的活塞流狀態，形成不同程度的返混，引起傳質效率下降[17-18]。……