不銹鋼三角螺旋高效填料在水-氫交換工藝中的性能研究

尹玉國，阮皓，吳棟，張麗，黃登高，竇勤成

（中國原子能科學研究院， 北京 102413）

不銹鋼三角螺旋高效填料在水-氫交換工藝中的性能研究

尹玉國，阮皓，吳棟，張麗，黃登高，竇勤成

（中國原子能科學研究院， 北京 102413）

對液相水-氫交換工藝中的小型高效三角螺旋填料進行脫脂除油、親水等進行了表面處理；通過總有機碳方法TOC分析，處理工藝對填料的脫油效果明顯，掃描電子顯微鏡SEM分析表明該處理工藝明顯改善了填料比表面積。在典型的水-氫交換工藝條件下，處理過后的小型高效填料與Pt-SDB催化劑分層填裝，該處理方式顯著提高了水-氫交換性能，等板高度HETP降低至13.46 cm；進一步實驗測定水-氫交換柱流體力學性能：床層持液量為0.03 m3/m3、床層壓降為 20 Pa/m，與理論計算一致。

水-氫交換；三角螺旋填料；脫脂除油；HETP

Abstract:A method of degreasing and hydrophilic surface treatment was used to treat the triangular spiral packing of the H2O-H2exchange process. Total organic carbon analysis and SEM analysis showed that the treatment process had good effect to improve the packing surface features. Under the typical conditions of H2O-H2exchange process, the layered filling of treated packing and the Pt-SDB catalyst in the column was carried out, the small high efficiency packing after treatment significantly improved the H2O-H2exchange performance, and reduced HETP to 13.46 cm;then hydrodynamic performance of H2O-H2exchange column was tested, liquid holdup was 0.03 m3/m3, pressure drop was 20 Pa/m, which was consistent with the theoretical calculation result.

Key words:H2O-H2exchange; Triangle spiral packing; Degreasing; HETP

自疏水催化劑的成功研制以來，液相催化交換（LPCE）工藝在氫同位素分離領域應用越來越廣泛。該工藝過程采用疏水催化劑，氫氣與液態水可直接進行同位素交換。液相催化交換工藝流程及設備簡單，反應溫度可在一般略高于室溫下進行，氣液兩相逆流可以實現多級反應［1-3］。

水-氫同位素交換分離系數小，分離要求高，介質清潔，通常采用表面處理后的小型高效金屬填料。常用填料類型有θ網環填料、三角螺旋填料等，該類型填料具有壓降小、氣液通量大、傳質效率高等特點。

在小型高效金屬填料的生產過程中，潤滑和防腐蝕的油脂降低了填料的傳質性能［4］。一般采用丙酮等有機溶劑脫除表面油脂，此種處理方式在工藝的放大過程與工程化應用中，處理量小、經濟性差和環境不友好等弊端顯現出來，限制了此類填料工程的應用。……