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催化精馏具有转化率和选择性高、能耗低、操作容易、节省投资等优点,日益受到研究者的重视。筛板塔在催化精馏过程中发挥着极其重要的作用,对筛板塔塔板上流体流动及传质过程进行研究对过程设计和过程强化具有重要的理论意义和实用价值。本文主要应用数值模拟方法研究了筛板塔上的气液两相湍流流动和传质特性。首先,建立了以为基础的塔板二维拟单相流模型,其次,建立了三维两相双流体湍流模型,最后,在双流体流体力学模型的基础上,建立了塔板上液相传质模型。采用有限体积法,利用计算流体力学软件CFX对上述流体力学模型和传质模型进行了数值求解并开展了流动和传质的数值实验研究,得到如下结果和结论:1.利用拟单相流模型模拟塔板上液相二维流动所得结果表明:局部液相速度模拟值与Solari和Bell报道的大型筛板塔上流场测定结果大体吻合;塔板上液相二维流动具有分区结构,可划分为5个区域;入口气速增加和液流强度降低,都能使回流区变小,回流区的变化可应用湍流模式理论中湍动能k及其耗散率加以解释。 2.利用三维两相双流体模型模拟塔板上气、液两相三维流动所得结果表明:局部液相速度模拟值与Solari和Bell报道的大型筛板塔上流场测定结果吻合较好,全塔平均气含率模拟值和广为引用的<WP=6>Bennet经验公式计算值的平均相对误差为0.19%;模拟结果首次揭示了两相流湍流流动的完整的三维分区结构,发现除平行于塔板截面内的流动分区结构外,在塔壁、降液管以及出口堰附近还存在涡截面垂直于塔板方向的回流涡;回流区的变化可应用湍流模式理论中湍动能k及其耗散率加以解释。3.基于三维、两相双流体模型,以苯-丙烯体系为应用背景,利用液相传质模型模拟塔板上液相浓度场所得结果表明:沿塔板纵向(y向)大致可划分为浓度沿y向分布近于均匀的近似均匀区和沿y向分布不均匀、靠近弓形区的返混区两个区域。在塔板垂直方向上的浓度分布可划分为近塔板的类边界层区和全混区,前者以较大的浓度梯度为特征,后者为液相浓度分布近乎均匀的区域。