级间隙高度和表观气速对多级环流反应器混合和传质的影响

针对应用广泛的简单多级环流反应器,研究了级间隙高度和表观气速对其混合和传质的影响规律。发现简单多级环流反应器的各级存在着非正常流动、过渡及正常流动三个典型流动状态,且流动状态的转变存在着受级间隙高度影响的两个临界表观气速,并提出了相应的预测模型。研究结果表明:级间隙高度越大,多级环流反应器内形成正常流型所需的表观气速越大;各级上升管和降液管的气含率会增高,且相同条件下第三级气含率最大,第二级次之,第一级气含率最小;各级的循环液速会增大,且第一级循环液速最大,第二级次之,第三级最小;混合时间会缩短,而传质系数会增大。本研究可为工业多级环流反应器的科学设计、放大和操作提供重要指导。

分段进气多级环流反应器流动与传质特性研究

多级环流反应器通常在段间安装多孔分布板或其他内构件,增加了流体流动的阻力,导致环流液速降低。为此,文中在多级环流反应器研究的基础上,设计了一种新型分段进气、多级环流反应器,利用新通入气体的抽提力和喷射力,缓解了段间的流动压降,并加速气泡的破碎;重点考察了进气量在各段中的分配比例对分段进气多级环流反应器流体力学的影响。应用电导率仪和溶解氧分析仪分别测量环流液速、混合时间及体积传质系数。实验结果表明:分段进气时,第2段和第3段中的环流液速比较高,并明显高于多级环流反应器中的环流液速;不同的操作条件下,上下二端的混合时间差距明显,表现出串联反应器特性;体积传质系数远高于多级环流反应器,最大值约为多级环流反应器的2.4倍。

三级环流反应器中气液流动与传质规律

针对级间安装导流筒的三级环流反应器的气液流动与传质过程开展实验研究。通过冷模实验获得不同表观气速下(0.015~0.1m/s)以及安装不同级间内构件时环流反应器内的气含率、混合时间、停留时间以及体积氧传质系数。结果表明,随着表观气速的增加,反应器各级内的气含率增加,混合时间减少,平均停留时间减小,同时氧传质系数增加。通过对反应器内气液流型的变化的观察,进一步分析了级间内构件对三级环流反应器性能的影响,发现内构件上截面较宽时(3^(#)内构件),反应器的混合效果更好,而内构件的上截面较小时(1^(#)内构件),反应器可以更好地抑制返混。

三段进气环流反应器气泡参数与传质特性研究

多级环流反应器通常在段间安装多孔分布板或其它内构件,增加了流体流动的阻力,导致环流液速降低。为此,今在多级环流反应器研究的基础上,设计了一种新型三段进气、多级环流反应器,利用新通入气体的抽提力和喷射力,缓解了段间的流动压降,并加速气泡的破碎;重点考察了进气量在各段中的分配比例对分段进气多级环流反应器流体力学的影响。应用多通道电导探针气泡特征参数测量仪和溶解氧分析仪分别测量气泡参数(气含率、气泡速度、气泡直径)及体积传质系数。实验结果表明:三段同时进气时,气泡直径明显减小,气液接触比表面积增加显著;体积传质系数远高于多级环流反应器,最大值约为多级环流反应器的2.3倍。根据修正双膜理论,计算得到了三段进气时体积传质系数的经验关联式,较好地反映出体积传质系数的变化规律。

分段进气环流反应器传质性能及在葡萄糖氧化中的应用

在多级环流反应器的基础上,发展了一种新型分段进气、多级环流反应器(MS-MSALR)。在气流量为0.2～0.6m3/h的条件下,研究了MS-MSALR中体积传质系数、葡萄糖氧化反应速率随气流量的变化规律,并与多级环流反应器进行了比较。多级环流反应器的体积传质系数随气流量的增加而增大,葡萄糖氧化反应速率随气流量的增加而增加。MS-MSALR的体积传质系数呈抛物线状分布,最大值约为多级环流反应器的2.4倍;反应速率在Q2/Q1较小时取得最大值,并保持不变。