四氟乙烯精餾塔流體力學(xué)數(shù)值模擬

李清元 趙洪濤

(上海三愛富新材料股份有限公司，上海 200241)

四氟乙烯精餾塔流體力學(xué)數(shù)值模擬

李清元 趙洪濤

(上海三愛富新材料股份有限公司，上海 200241)

通過實驗對空氣-水體系在填料塔內(nèi)的流動行為進(jìn)行了流體力學(xué)研究，運(yùn)用計算流體力學(xué)方法對絲網(wǎng)規(guī)整填料CY建立了數(shù)值模型，研究了不同噴淋密度和氣速下，壓降、液膜厚度和液膜長度的關(guān)系，進(jìn)而對四氟乙烯提純填料塔進(jìn)行了數(shù)值分析，使得工業(yè)生產(chǎn)裝置數(shù)據(jù)化和可視化，為工藝技術(shù)和設(shè)備的改進(jìn)提供了有力的支持。

流體力學(xué)；絲網(wǎng)填料CY；四氟乙烯；填料塔

0 前言

四氟乙烯(TFE)單體精餾生產(chǎn)裝置采用規(guī)整填料塔的生產(chǎn)工藝基本成熟，但是單耗相對國外來說還是偏高；單體塔等設(shè)備比較大，造成操作費(fèi)用和設(shè)備成本較高。由于四氟乙烯體系的特殊性以及較高的操作壓力，造成難以直接通過實驗獲得塔內(nèi)流體流動的有用數(shù)據(jù)，同時對四氟乙烯精餾先進(jìn)技術(shù)也極少見公開報道。

目前,用計算流體力學(xué)方法(CFD)[1-2]研究規(guī)整填料塔內(nèi)復(fù)雜的流體流動成為填料塔研究的發(fā)展趨勢之一。利用流體力學(xué)軟件Fluent 6.3對塔徑Φ 400 mm、填料高度2 000 mm的填料塔進(jìn)行流體動力學(xué)數(shù)值分析,摸清流體在填料內(nèi)部的流動情況，建立正確的數(shù)學(xué)模型，然后對四氟乙烯提純填料塔進(jìn)行數(shù)值模擬，分析生產(chǎn)裝置內(nèi)流體流動情況，以便為單體精餾技術(shù)的進(jìn)步提供指導(dǎo)。

1 規(guī)整填料塔流體流動模型

對規(guī)整填料的壓降、持液量、液膜流動和傳質(zhì)等研究已有一定的成果,但對氣液兩相流動的相互作用研究較少,對精餾過程氣液兩相流體力學(xué)行為研究很不足,阻礙了分離效率的進(jìn)一步提高。影響分離效率的因素有很多，包括填料類型、填料盤和填料段高度、安裝方式、流體物性、液體噴淋密度和F因子、氣液分布情況等。因此,很有必要對這些參數(shù)變化時規(guī)整填料內(nèi)氣液兩相的流動情況進(jìn)行研究。

填料塔內(nèi)氣液兩相的流體流動對氣液兩相的傳質(zhì)和傳熱都會產(chǎn)生很大的影響。采用計算流體力學(xué)方法可以對填料塔中流體的流動行為進(jìn)行非常精確的模擬。另外，規(guī)整填料的幾何結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,沒有辦法建立整塔的實體模型。

Raynal[3-4]等建立了Z狀流動路線的二維兩相流模型,模型的計算單元和邊界條件見圖1。

圖1 填料二維模型

1.1 氣液兩相流數(shù)值模擬方法

在進(jìn)行流體力學(xué)模擬時，選用合適的流體力學(xué)模型至關(guān)重要，包括確定流體相態(tài)和流動狀態(tài)等。對于規(guī)整填料塔內(nèi)氣液兩相逆流流動的流體力學(xué)來說，流體為多相流，流動狀態(tài)含層流和湍流。

由于研究對象復(fù)雜,僅對規(guī)整填料內(nèi)氣液兩相并流流動的動量傳遞性質(zhì)進(jìn)行了研究,沒有考慮傳熱和傳質(zhì)的影響。為了模擬液膜波形變化,考慮到液膜具有自由表面,屬于氣液兩相流動,所以選用VOF法來尋找氣液相界面。由于液膜靠近規(guī)整填料壁面的外層區(qū)域為湍流流動,靠近壁面的內(nèi)層區(qū)域為層流流動,擬選用RNGκ-ε兩種湍流模型封閉動量方程。填料近壁處理方法采用增強(qiáng)函數(shù)方法。

1.1.1 流體體積函數(shù)法

VOF法是在MAC方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。VOF方法用相函數(shù)取代了 MAC方法中虛擬無質(zhì)量的彩色粒子,是該方法的改進(jìn)。VOF模型是應(yīng)用于固定的Euler網(wǎng)格上的兩種或多種互不溶流體的界面追蹤技術(shù)。在VOF模型中,各相流體共享一個動量方程,每一相的體積分?jǐn)?shù)在整個計算域內(nèi)被追蹤。假定規(guī)整填料內(nèi)氣液兩相逆流的流動過程是非穩(wěn)態(tài)的氣液兩相分層流動的過程。而此種流動的關(guān)鍵是如何確定氣液相界面的位置。該法適用于存在非單一表面和較陡的自由表面的情況，同時所需的計算機(jī)存儲單元較少，因此，在處理含復(fù)雜自由表面流體力學(xué)的問題上具有很大的優(yōu)勢。

一般假定氣相為理想氣體,液相為不可壓縮流體,且都為牛頓型流體，在物理模型內(nèi),氣液兩相都是恒溫的。對于第q相,連續(xù)性方程[5-7]為：

(1)

(2)

式(2)中的F為動量方程中的動量源項。根據(jù)填料塔中氣液兩相逆流流動的特點(diǎn),應(yīng)當(dāng)考慮表面張力動量源項Fvol和氣液相間作用力動量源項FLG的影響,即：

F=Fvol+FLG

(3)

1.1.1.1 表面張力動量源項

在規(guī)整填料塔內(nèi),液相的主要流動狀態(tài)為液膜和液滴，而液膜在填料表面的鋪展程度和液滴的大小都會受到表面張力的影響。對于氣液兩相的流動過程,表面張力源項可由式(4)計算：

(4)

式(4)中，κL為液相界面的曲率。同時，在Fluent 6.3中，假定流體與壁面產(chǎn)生的接觸角常用于調(diào)整壁面附近單元表面的法向,而不是加強(qiáng)壁面本身的邊界條件。這個接觸角與一個單元正常計算的表面法向遠(yuǎn)離壁面的聯(lián)合決定了表面的局部曲率,這個曲率常用于調(diào)整表面張力計算中的體積力項。在Fluent 6.3中,系統(tǒng)默認(rèn)采用Brackbill等提出的CSF模型計算表面張力源項。表面張力動量源項可以通過軟件中設(shè)定液相的表面張力直接加入。

1.1.1.2 氣液相間作用力動量源項

在氣液兩相逆流時,氣相流動會導(dǎo)致液相表面波動增強(qiáng)，從而使得氣液兩相的有效接觸面積發(fā)生變化, Woerlee等發(fā)現(xiàn)氣液相間的作用力將會導(dǎo)致部分壓降的產(chǎn)生,造成流體能量損失。其壓降為：

(5)

式(5)中，AL為液膜的橫截面積，SL為液相潤濕通道的周長。

由于規(guī)整填料結(jié)構(gòu)復(fù)雜,假定為一系列的圓管或濕壁塔,液相的流動為環(huán)狀流或膜狀流,且其液膜厚度不變。通過實驗獲得了部分有關(guān)氣液兩相流動的作用力模型,如 Bird和 Hewitt。

采用Hewitt擬合出的氣液相間作用力模型,其表達(dá)式如下：

(6)

(7)

式中，δ為液膜的厚度，可由Nussel降膜理論[8]計算如下：

(8)

氣液相間作用力的表達(dá)式如下：

式中反映了氣液相界面附近單元內(nèi)的相間作用力源項。對于氣液相界面以外的單元,不存在相間作用力源項。氣液兩相間的作用力可通過編寫的用戶自定義函數(shù)(UDF)從 Fluent 6.3動量源項中直接導(dǎo)入。

1.1.2 RNGκ-ε模型

RNGκ-ε模型是通過對瞬態(tài)的Navier-Stokes方程進(jìn)行重正規(guī)化群 (Renomalization Group Theory)的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行推導(dǎo)求得的，其模型為：

(10)

(11)

上式中Gk是平均速率梯度產(chǎn)生的湍動能項,S是平均應(yīng)力張量系數(shù),Gb為由于浮力產(chǎn)生的湍動能項,對于恒溫過程此項為0，YM為可壓縮湍流中由于流體膨脹產(chǎn)生的湍動能,在本章計算中由于流體均假設(shè)為不可壓縮流體,所以此項也可忽略。ueff為有效黏度，模型常數(shù)C1ε取1.42，C2ε取1.68。

RNGκ-ε模型使用嚴(yán)格的統(tǒng)計學(xué)方法得到。在ε方程里有一項是專門用來考慮快速變形的流動，因此對于快速變形的流動更加準(zhǔn)確。同時考慮了湍流漩渦的影響,因此可以提高模擬渦旋流的準(zhǔn)確性。方程中湍流 Prandtl數(shù)是一個解析的公式。模型包括了低雷諾數(shù)的影響,適用于低雷諾數(shù)流體流動的模擬。

1.1.3 處理近壁區(qū)模型

湍流模型適用于模擬處于湍流核心的流體的流動狀況,但當(dāng)流體在近壁區(qū)流動時,由于墻的存在會使湍流和漩渦消失,因此墻的存在會對流體的流動狀況產(chǎn)生非常大的影響。由于κ-ε湍流模型基本上只在湍流核心區(qū)域才有效,因此，在選用這種模型時,對規(guī)整填料近壁區(qū)低雷諾數(shù)流動時要選擇適當(dāng)?shù)谋诿嫣幚矸椒?。增?qiáng)壁面處理法能很好地描述近壁區(qū)的流動。本文在Fluent中設(shè)置增強(qiáng)壁函數(shù)法來處理這種受黏性底層影響較大的液膜流動。

2 實驗內(nèi)容

在Φ 400 mm有機(jī)玻璃塔中，裝有CY700絲網(wǎng)波紋填料或聚丙烯塑料Φ 25 mm階梯環(huán)填料，填料高度為2 000 mm，進(jìn)行實驗及數(shù)據(jù)測試，流程如圖2所示。氣相流量通過鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生，調(diào)節(jié)排氣閥開度，控制氣體體積轉(zhuǎn)子流量計進(jìn)塔流量，塔頂氣體放空；液體流量由水槽通過離心泵打入塔內(nèi)，調(diào)節(jié)旁路閥，控制液體體積轉(zhuǎn)子流量計進(jìn)塔流量，塔底液體排入水槽循環(huán)使用，調(diào)節(jié)氣液比，找出不同工況下的載點(diǎn)和泛點(diǎn)以及壓降和持液量。

圖2 填料塔流體力學(xué)實驗流程

3 絲網(wǎng)規(guī)整填料CY數(shù)值處理模型

對于規(guī)整填料,Zogg提出了一個預(yù)測由層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鞯呐R界雷諾數(shù)公式：

(12)

式中,α為波紋兩斜邊的夾角,εp為填料的空隙率,θ為填料波紋與豎直方向的夾角。對于不銹鋼規(guī)整絲網(wǎng)填料CY[9]來說, 其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。

表1 絲網(wǎng)規(guī)整填料CY特性參數(shù)

由表1可知，α為81°，εp為0.85，θ為45°，代入式(12)可得到Rec為140.3，因此,對于雷諾數(shù)大于140.3 的流動,可認(rèn)為其流型為湍流,而雷諾數(shù)小于140.3的流動，則認(rèn)為是層流。雷諾數(shù)的計算方法[10]見式(13)、式(14)：

(13)

(14)

式中,uge和ule分別為氣液相的有效速率，計算方法見式(16)、式(17)。由規(guī)整絲網(wǎng)填料參數(shù)，取dg為3.3 mm，液相水力直徑,取為規(guī)整填料比表面積的倒數(shù)為1.4 mm。

(15)

(16)

(17)

hl=δα

(18)

式中，dg為氣相水力直徑,對規(guī)整填料空塔水力直徑由式(15)計算，其中b為規(guī)整填料波長(m)，h為波紋高度(m)，s為波紋邊長(m)，hl為持液量。

3.1 絲網(wǎng)規(guī)整填料塔流體力學(xué)建模

對于空氣-水體系填料塔流體動力學(xué)數(shù)值模擬，其物性參數(shù)如表2所示。

表2 空氣-水物性參數(shù)

3.1.1 模型網(wǎng)格劃分

規(guī)整絲網(wǎng)填料CY采用了與計算域相適應(yīng)的四邊形結(jié)構(gòu)網(wǎng)格[11]?？紤]到界面波動的復(fù)雜性,在垂直于壁面方向的液相區(qū)網(wǎng)格最小間距為0.1 mm,且一般要保證液膜內(nèi)要不少于8個網(wǎng)格。從相關(guān)填料宏觀波紋板結(jié)構(gòu)及微觀結(jié)構(gòu)的研究,得到液膜流動的結(jié)構(gòu)尺寸都在毫米數(shù)量級以上,其表面的液膜厚度不足1 mm,在液膜流動方向網(wǎng)格間距為0.1 mm,填料間網(wǎng)格形式如圖3所示,所劃分的網(wǎng)格總數(shù)為128 379 個。

主要研究氣液兩相的流動過程,模型取10個波紋進(jìn)行研究,模型采用三角形波紋連接方式,波紋長度為 10.3 mm,波紋振幅為 4.3 mm，模型總長度為103 mm,包括氣相出口(4.3 mm)、液相入口(1.4 mm)、液相出口(1 mm)和氣相入口(3.3 mm),其余各面為壁面。

圖3 CY填料二維模型

3.1.2 求解器的設(shè)置

將建立好的物理模型和網(wǎng)格導(dǎo)入Fluent 6.3之后,要對Fluent 6.3求解器進(jìn)行設(shè)置。首先要對讀入的網(wǎng)格質(zhì)量進(jìn)行檢查并將求解器的計算單位修改為mm。Fluent 6.3求解器選用壓力的分離式求解器(Pressure Based)，采用非定常計算方法；對流項采用一階迎風(fēng)格式，多相流模型選用VOF模型，湍流模型選用RNGκ-ε湍流模型,參數(shù)為默認(rèn)；流場計算選用SIMPLE算法，對于基本方程的離散差分采用如下方法：壓力項采用PRESTO算法；動量方程、湍動能方程和湍動能耗散方程都釆用二階迎風(fēng)格式,體積分?jǐn)?shù)采用Modified HRIC格式。時間項采用隱格式，壓力項的松弛因子為0.2,動量為0.5,湍動能和耗散率為0.2,其他項均取為0.5,時間步長一般可取0.000 03～0.001,在每個時間步內(nèi),當(dāng)速度、湍動能和耗散率的殘差都降至0.001以下時,可認(rèn)為在該時間步內(nèi)的流動達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在液相流動過程中,要考慮其重力的影響,設(shè)定重力方向為y軸負(fù)向,大小為9.81 m/s2。

計算采用Dell電腦進(jìn)行運(yùn)算,主要配置如下:core 2核,4 GB內(nèi)存,500 GB硬盤,CPU 2.66 GHz。求解過程所需的時間較長,計算過程中每個模擬條件下的時間都在72 h以上,有時超過120 h。

3.1.3 初始條件

初始時,假定計算域內(nèi)不存在液相,只存在靜止的氣相，αL=0，αG=1。操作壓力為常壓和加壓。

3.1.4 邊界條件

規(guī)整填料內(nèi)氣液兩相逆流流動過程,對于氣液兩相,均有2個進(jìn)口和2個出口。設(shè)置液相入口為速度入口(Velocity Inlet),對于填料塔，湍動能κ和湍動能耗散率ε采用經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式[12]計算如下：

κ=(0.003～0.005)u2

(19)

(20)

式中，u為進(jìn)口速率(m/s),l為填料特征尺寸(m)，一般為入口直徑或長度的0.005～0.05。液相出口為壓力出口(Pressure Outlet)；氣相入口也為速度入口(Velocity Inlet),氣相出口為壓力出口(Pressure Outlet)；壁面為無滑移壁面(Wall)。

4 結(jié)果分析

4.1 單液相數(shù)值模擬

采用流體動力學(xué)軟件Fluent 6.3分別對噴淋密度為20、28.2、36、44和55 m3/(m2·h)的液相進(jìn)行了數(shù)值模擬，其液相在填料表面流動情況如圖4所示。

圖4 填料表面掛膜情況

從圖4可以看出，噴淋密度在20～55 m3/(m2·h)范圍內(nèi)，液體都能在填料上成膜狀流動。液相的流動由于受表面張力的作用在起初以液膜狀態(tài)流動，但隨著流動過程的進(jìn)行,當(dāng)液相所受重力高于表面張力時,液膜發(fā)生斷裂,液相不再是連續(xù)的液膜。

模擬的液膜厚度和噴淋密度的關(guān)系見表3。從表3可以看出，液膜厚度隨著噴淋密度的增加而增加。對氣液兩相逆流流動的情況，學(xué)術(shù)界認(rèn)為液相在規(guī)整填料內(nèi)以液膜的形式流動，液相是以溪流的形態(tài)流動的,而溪流的形狀只和液體本身所受的作用力有關(guān),與填料自身無關(guān),而與填料的材質(zhì)有關(guān)。通過分析可知，模擬值和計算值存在的誤差為4.5%，模型基本反映了實驗填料塔的運(yùn)行工況。

表3 噴淋密度與液膜厚度關(guān)系

另外，不同的噴淋密度，液膜豎直高度也不一樣，噴淋密度和液膜高度關(guān)系見表4。由液膜高度可以推斷，其填料盤高也可以按照同樣的液膜高度分段，然后上下層填料盤旋轉(zhuǎn)90°交叉堆放。

表4 噴淋密度與液膜高度及填料盤高關(guān)系

4.2 氣液兩相流數(shù)值模擬

對噴淋密度為28.2 m3/(m2·h)、氣速為0.16～0.49 m/s范圍內(nèi)的氣液兩相進(jìn)行了數(shù)值模擬，其液體成膜和兩相速度以及壓降分布見圖5。噴淋密度為28.2 m3/(m2·h)時，液膜高度為3.5個填料波段，故流體力學(xué)建模取3個填料波段進(jìn)行模擬。

圖5 液相掛膜情況和氣液兩相流速

從圖5可以看出，在噴淋密度為28.2 m3/(m2·h)時，不同空氣的流速產(chǎn)生的模擬壓降和計算值的偏差約在10%，其中液泛壓降模擬值與實驗值差別較大，主要是由于實驗中液泛只是局部液泛，氣體還是可以順利通過塔填料從塔頂排出，造成液泛壓降較??；而模擬液泛過程是液體不能順利流下，氣體不能順利從頂部排出，也就是全塔液泛，造成氣液在塔內(nèi)滯留，壓降較大。

另外，圖6為填料塔內(nèi)氣液兩相流速情況。由圖6可以看出，氣液流速在填料拐角處變大，相應(yīng)壓降也變大。對氣速和壓降關(guān)系作圖，如圖7所示。從圖7中以看出，壓降隨氣速增加而增加；模擬壓降和實驗壓降值在液泛以下，其值差別不大，變化趨勢基本一致。在液泛時，模擬壓降與實驗值差別較大，實際液泛時壓降應(yīng)該參考模擬值。

圖6 填料塔內(nèi)氣液兩相流速情況

圖7 壓降與氣速關(guān)系

5 四氟乙烯精餾塔體系數(shù)值模擬

由空氣和水在常溫常壓情況下的單相和兩相流體流動的實驗和流體力學(xué)模擬分析可知，對不銹鋼絲網(wǎng)規(guī)整填料流體力學(xué)建?？梢暂^好地模擬實驗過程。

另外，對四氟乙烯1#和2#精餾塔在中壓低溫生產(chǎn)過程中，不能看到其塔內(nèi)的流體流動情況，也不能做實驗，也未見公開材料報道，這樣就造成對塔內(nèi)流體的流動情況不清楚，不能對這兩個塔的生產(chǎn)運(yùn)行情況作出準(zhǔn)確的評價，進(jìn)而不能有效作出技術(shù)上進(jìn)一步的升級改造。因此，通過流體力學(xué)建模和模擬，可以比較真實地再現(xiàn)塔內(nèi)流體的流動情況，找出技術(shù)瓶頸，以便為生產(chǎn)提質(zhì)增效、節(jié)能降耗提出可行性方案。

四氟乙烯1#和2#精餾塔氣液兩相物性參數(shù)見表5，其中氣液兩相在填料表面的接觸角參考文獻(xiàn)報道取值得到。

表5 四氟乙烯精餾塔體系物性參數(shù)

5.1 液相單相流動情況

1#和2#塔在中壓低溫情況下，噴淋密度分別為26 m3/(m2·h)和20 m3/(m2·h)，其液體在填料表面成膜情況見圖8。從圖8可以看出，在不同噴淋密度情況下，液相成膜厚度不一樣，其膜厚度見表6。

圖8 液相掛膜情況

1#塔在噴淋密度為26 m3/(m2·h)時，液相膜厚度均值為0.48 mm，并且在波紋豎直方向上，上表面成膜厚度薄，下表面成膜厚度大。另外，從圖8可以看出，1#塔噴淋密度有點(diǎn)大，液膜厚度有點(diǎn)過大，其操作工況還不是最佳運(yùn)行方案，可以通過增大塔徑或提高填料效率或增加塔高甚至用更加高效的填料等來適當(dāng)減小噴淋密度，使得該塔操作處于最佳操作范圍。

2#塔噴淋密度為20 m3/(m2·h)時，液相膜厚度均值為0.36 mm，其成膜機(jī)理同1#塔。其次,2#塔噴淋密度適中，液膜厚度還有增加的空間，其操作工況應(yīng)該是最佳運(yùn)行方案。此外,1#和2#塔在噴淋密度分別為26 m3/(m2·h)和20 m3/(m2·h)時，液膜在填料表面連續(xù)成膜高度不一樣，具體見表6。

表6 噴淋密度和液膜厚度關(guān)系

從表6可以看出，1#和2#塔在噴淋密度分別為26 m3/(m2·h)和20 m3/(m2·h)時，液體在絲網(wǎng)規(guī)整填料表面掛膜高度分別為51.5 mm和72.1 mm，由此建議填料盤高分別為52 mm和72 mm。

由前述可知，1#和2#塔液相掛膜高度接近空氣-水體系噴淋密度在28.2～36 m3/(m2·h)時的值。從不同噴淋密度時液體分布情況的實驗結(jié)果可知，塔徑在Φ 400 mm左右時，1#和2#塔填料分段高度建議在 1～2 m。

5.2 2#塔氣液兩相流體動力學(xué)模擬分析

通過2#塔氣液兩相流體動力學(xué)模擬分析，對噴淋密度分別為20 m3/(m2·h)和33 m3/(m2·h),氣速分別為0.135 m/s和0.223 m/s這兩個操作工況進(jìn)行比較，模擬結(jié)果見圖9。

圖9 液相掛膜和氣液兩相流速關(guān)系

從圖9可以看出，在不同噴淋密度和氣速情況下，塔內(nèi)流體流動不同，在噴淋密度為20 m3/(m2·h)時，塔內(nèi)流體流動和壓降在正常范圍。當(dāng)噴淋密度為33 m3/(m2·h)時，塔的操作基本在液泛狀態(tài)。這時應(yīng)該減小噴淋密度至接近20 m3/(m2·h)。塔內(nèi)不同噴淋密度和氣速與壓降的關(guān)系見表7，其中液泛時的模擬壓降遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實際操作值，這主要是由于實際操作是局部液泛狀態(tài)，而模擬液泛是全塔液泛狀態(tài)，從而壓降過大。

表7 噴淋密度和氣速、壓降關(guān)系

6 結(jié)論

1)通過絲網(wǎng)規(guī)整填料塔流體力學(xué)實驗和Fluent 6.3數(shù)值模擬，建立了規(guī)整填料CY的二維模型，對氣液兩相流體在塔內(nèi)的壓降和液泛也進(jìn)行了模擬分析，誤差小于5%。

2)運(yùn)用流體力學(xué)軟件清楚地對空氣-水體系填料塔內(nèi)液體掛膜進(jìn)行了數(shù)據(jù)化和透明化，包括液膜厚度和液膜長度以及液膜發(fā)展情況，進(jìn)而對不同噴淋密度的填料盤高度給出了最佳值。

3)利用絲網(wǎng)規(guī)整填料CY數(shù)值模型分別對四氟乙烯體系1#和2#精餾塔進(jìn)行了流體力學(xué)分析，對 1#和2#精餾塔液相成膜厚度和高度以及填料分段高度都給出了參考值。

4)對四氟乙烯體系2#精餾塔進(jìn)行了兩種工況的流體力學(xué)模擬分析，給出了正常操作和泛點(diǎn)操作的噴淋密度和壓降值，為精餾塔的改進(jìn)提供了可靠的數(shù)據(jù)。

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Numerical Simulation of Fluid Dynamics of Tetrafluoroethylene Distillation Tower

Li Qingyuan, Zhao Hongtao

(Shanghai 3F New Materials Co., Ltd., Shanghai 200241, China)

By means of the experiment on the flow behavior of air-water system in a packed tower taking the fluid dynamics research, and the method of computational fluid dynamics, a numerical model of gauze structured packing CY was established. It was studied for the relationship between liquid film thickness and film length in different spray density and gas velocity, pressure drop. Thus, the similar numerical analysis for those packing towers in purification of tetrafluoroethylene was made,which makes it possible to provide strong support for improving process technology and equipment to the industrial production scale device and setting data visualization.

fluid dynamics; CY wire packing; TFE; packing tower

李清元(1978—)，男，碩士，工程師，從事化工過程開發(fā)、工程技術(shù)等方面研究。