三相下喷式环流反应器的传质性能

在三相非牛顿型流体体系中，对下喷式环流反应器传质特性进行了实验研究。讨论了表观气速、能量耗散速率、导流筒直径与反应器直径比、喷嘴直径、导流筒下端距反应器底部的距离、固体装填量、羧甲基纤维素钠（ＣＭＣ）溶液浓度及其流变特性对它的影响。实验结果表明，容积传质系数随表观气速和能量耗散速率的增加有所增加，在实验条件下，发现最优的导流筒直径与反应器直径比在０．４～０．４５这一范围、固体装填量大约为３％（体积百分比）、导流筒下端距反应器底部的距离为０．０８ｍ左右。同时提出了容积传质系数的经验关联式。     

鼓泡反应器中幂律型流体流动与传质特性

很多废水处理装置涉及非牛顿型流体中的多相流动和传质问题,研究其中的气液传质过程有助于实现装置的优化设计和高效节能运行。以鼓泡反应器内清水和不同质量分数的羧甲基纤维素钠（CMC）水溶液为实验对象,分别研究气相表观气速和液相流变特性对气泡尺寸分布、全局气含率和体积氧传质系数的影响。实验结果表明,液相的流变特性对其传质特性参数均有较大影响。与清水相比,CMC水溶液中气泡平均直径和分布范围更大;清水和CMC水溶液的全局气含率均随表观气速的增加而增大;CMC水溶液的体积氧传质系数随CMC水溶液质量分数的增加而减小。基于实验研究,得出修正的体积氧传质系数公式和适用于幂律型非牛顿流体流动体系氧传递过程的无量纲关联式,可很好地实现非牛顿流体流动的废水处理装置中气液传质参数的计算。     

鼓泡反应器中幂律型流体流动与传质特性

很多废水处理装置涉及非牛顿型流体中的多相流动和传质问题,研究其中的气液传质过程有助于实现装置的优化设计和高效节能运行。以鼓泡反应器内清水和不同质量分数的羧甲基纤维素钠(CMC)水溶液为实验对象,分别研究气相表观气速和液相流变特性对气泡尺寸分布、全局气含率和体积氧传质系数的影响。实验结果表明,液相的流变特性对其传质特性参数均有较大影响。与清水相比,CMC水溶液中气泡平均直径和分布范围更大;清水和CMC水溶液的全局气含率均随表观气速的增加而增大;CMC水溶液的体积氧传质系数随CMC水溶液质量分数的增加而减小。基于实验研究,得出修正的体积氧传质系数公式和适用于幂律型非牛顿流体流动体系氧传递过程的无量纲关联式,可很好地实现非牛顿流体流动的废水处理装置中气液传质参数的计算。     

高固含率三相鼓泡淤浆反应器气液传质研究及其采用两种气体分布器的比较

以空气-水-黄沙以及空气-液体石蜡-黄沙两种系统为对象，在常压下用溶氧仪研究了采用小孔式及金属烧结板两种分布器的高固含率三相淤浆反应器的气液传质特性，以及固含率和表观气速等因素对容积气液传质系数kLa的影响，最后得到采用上述两种气体分布器的高固含率三相淤浆床关于容积气-液传质系数的经验关联式。实验证明，金属烧结板具有更好的气液传质特性。     

环流反应器和搅拌槽传质特性的分析

本文测定了提升管为单段和提升管分为三段的气升式环流反应器中的液相体积氧传质系数，在螺带式搅拌桨区应器中测定了液相体积氧传质系数和功率消耗，实验体系为模拟生物发酵液非牛顿流体特性的核甲基纤维素水溶液，本文还从液相体积氧传质系数及单位液相体积的功耗所产生的氧传质效果方面对提升管不分段和提升管分为三段的气升式环流反应器与螺带式搅拌反应器进行了比较。     

两级喷射式环流反应器流体力学与传质特性研究

为改善气体分布,提高传质性能,文中开发出一种两级喷射式环流反应器,研究了液体喷射速度、空塔气速和下级进气比对该反应器流体力学和传质特性的影响。分别采用压差法、电导电极法和动态溶氧法对反应器气含率、环流液速和体积传质系数进行了测量。实验结果表明:液体喷射速度和空塔气速的增加,环流反应器可以得到理想的流体力学和传质特性;分段进气比的变化显著影响了反应器体积传质系数,且存在最佳进气比;最佳进气比随着液体喷射速度的增加而增大,而基本不受空塔气速的影响;与单级喷射环流反应器相比,采用最佳进气比的两级喷射式环流反应器的传质效率有了显著的提升。     

喷射自吸式生化反应器气液传质的研究

本文用亚硫酸钠氧化法测定了喷射自吸式生化反应器的气液传质性能,建立了计算体积传质系数βkLa的数学表达式;通过与其它生化反应器比较,得出喷射自吸式生化反应器具有较高物理体积传质系数、较低单位传氧能耗和较低单位液体功耗的气液传质特性。并且提出了强化这种反应器气液传质的方法和途径,为实现这种反应器的最优化设计提供了依据。     

射流鼓泡反应器中液相体积传质系数的测定

羰基合成反应一般采用射流鼓泡反应器,该类反应器气液混合的方式采用射流而非机械搅拌,其主要优点是结构简单、制作简便、维护费用低。研究该类型反应器的传质系数对于其设计、优化及放大操作均具有重要意义。本研究采用缩颈式圆形喷嘴,以动态溶氧法对射流鼓泡反应器内的液相体积传质系数进行测定,考察了表观气速、射流雷诺数对液相体积传质系数的影响。研究发现,随气速增大液相体积传质系数的变化规律为先增大而后保持不变。维持表观气速不变,随雷诺数增加液相体积传质系数增大,但当表观气速小于0.0012 m/s时,雷诺数对传质改善较小。建立了液相体积传质系数的经验关联式,当气体输入功率占总功率56%时,液相体积传质系数最大,气体鼓泡和液体射流的协同作用最强。     

上流式反应器气液相间传质特性的实验研究

上流式反应器设置在固定床渣油加氢反应器前有利于提高渣油原料适用性,延长装置运行时间。实验研究了上流式反应器气液相间传质,采用五齿柱形氧化铝催化剂模拟工业催化剂颗粒,水溶液模拟渣油,空气模拟氢气,采用无氧水物理吸收和亚硫酸钠化学吸收的方法,测定了在高气液比的条件下上流式反应器床层气液相间传质特性实验。考察了表观气速、表观液速、填料粒径、内构件、催化剂级配和床层高径比对液相体积传质系数和气液相界比表面积的影响规律。实验数据表明,液相体积传质系数随着气、液速的增大而增大;随填料颗粒增大而减小;在床层内安装合适的内构件或增大反应器高径比,能够促进气液相间传质。基于实验数据拟合了适合上流式反应器液相体积传质系数和气液相界比表面积的经验关联式,拟合误差最大分别为12%和24%;表明所建气液相间传质的经验关联式能更好地预测上流式反应器中的气液相间传质特性。     

上流式反应器气液相间传质特性的实验研究

上流式反应器设置在固定床渣油加氢反应器前有利于提高渣油原料适用性,延长装置运行时间。实验研究了上流式反应器气液相间传质,采用五齿柱形氧化铝催化剂模拟工业催化剂颗粒,水溶液模拟渣油,空气模拟氢气,采用无氧水物理吸收和亚硫酸钠化学吸收的方法,测定了在高气液比的条件下上流式反应器床层气液相间传质特性实验。考察了表观气速、表观液速、填料粒径、内构件、催化剂级配和床层高径比对液相体积传质系数和气液相界比表面积的影响规律。实验数据表明,液相体积传质系数随着气、液速的增大而增大;随填料颗粒增大而减小;在床层内安装合适的内构件或增大反应器高径比,能够促进气液相间传质。基于实验数据拟合了适合上流式反应器液相体积传质系数和气液相界比表面积的经验关联式,拟合误差最大分别为12%和24%;表明所建气液相间传质的经验关联式能更好地预测上流式反应器中的气液相间传质特性。     

气升式内循环反应器的数值模拟和结构参数

采用Euler-Euler双流体模型对内循环反应器(高1240 mm,直径165 mm,导流筒高590 mm)进行数值模拟,考察了表观气速、导流筒结构(导流筒内径比Dt/D,底隙高度)对反应器内上升区、下降区流体力学参数(气含率、液体速度)的影响. 结果显示,表观气速、导流筒内径、底隙高度对反应器气含率、液体速度有很大影响,随表观气速增加,反应器上升区、下降区气含率都增加,导流筒内径比为0.58时更易实现气液循环,底隙高度为30 mm时反应器内下降区气含率、气液速度都最小;气液分离器角度越大,进入下降区的气体越多,当气液分离器角度为45o时,能更好地实现气液循环.     

有分离器的环流反应器的气含率研究

炼油工艺原料的重质化,劣质化越来越严重,人们对环境的保护意识增强,对轻质油品质量的要求提高,而环流反应器因具有结构简单、操作方便、能耗低、传质及传热效果好等特点受到越来越多的关注.研究了有分离器带翅片倒流筒的环流反应器气含率.实验在室温、压力0.2 MPa、水-空气两相物系的实验条件下,以有分离器带翅片导流筒的环流反应器(高为1370 mm、直径为100 mm)为主要研究对象.实验研究了表观气速、轴向高度、底部间隙、顶部间隙、翅片导流筒以及气液分离器与上升区局部气含率和整体平均气含率的关系.     

内循环流化床结构参数及其反应器性能的相关性

内循环三相流化床在化学工程、生物工程及废水处理等领域中均有广泛的应用前景,目前影响这类反应器成功应用于实际废水生物处理的主要原因是缺乏系统的反应器结构参数与反应器性能的相关性分析与量化关系模型,无法实现不同规模与不同应用目标的系统优化设计。基于此,设计了不同尺寸和内构件的反应器,系统研究主要结构参数包括升流管与反应器直径之比、反应器高径比、升流管上方液面高度、底隙高度以及操作参数如固相负荷及通气量等因素对内循环流化床反应器流体力学与传质特性的影响规律;实验分析主要过程参数如气含率、液体循环速度、氧传递系数及混合时间与结构参数、操作参数的相关性。通过总结归纳,分别给出了定量、半定量或定性方面的结论,为反应器的结构放大和性能变化预测提供理论基础.     

固体装载率对局部相含率与液体速率的影响

在高径比(H/D=22.2)的气升式内环流反应器中,以空气-水-石英砂为物系,研究了固体装载率和表观气速对导流筒内局部固含率、下降区固含率、下降区液体速率的影响,以及导流筒内局部气含率、固含率随轴向高度的分布规律。结果表明,固体体积分数小于或等于1.0%时,导流筒内局部固含率和下降区固含率与表观气速无关;下降区液体速率随表观气速和固体装载率的增加而下降;固定表观气速,在固体体积分数小于或等于2.0%时,导流筒内气含率在轴向是均匀分布的。     

缩放型导流筒气升式内环流生物反应器流体力学与传质特性

从气相含率、液体循环速度和体积氧传质系数方面研究缩放型导流筒气升式内环流生物反应器内的流体力学与传质特性。实验结果表明,与传统圆柱形导流筒相比较,缩放型导流筒气相含率和体积氧传质系数分别提高８％和１０％以上。气相含率和体积氧传质系数随固含率的增加而提高,液体循环速度随固含率的增加而减小;同一内管反应器随介质粘度的增加,体积氧传质系数减小。此外还在Ｈｉｇｂｉｅ穿透理论和Ｋｏｌｏｍｏｇｏｒｏｆｆ各向同     

连续内环流三相反应器局部流动特性

在φ200 mm×2500 mm连续内环流三相反应器内,考察了空气 水 玻璃珠体系反应器内局部流动参数随操作条件的变化规律。结果表明,导流筒内截面平均气含率随表观气速的增大而增大,较之气液两相流,在低固含率时,加入固体对气含率影响不明显,而在较高固含率下,气含率有明显降低,但固体再增加时对气含率变化影响不大。在较低表观气速下,进料浆速对导流筒内气含率轴向分布趋势有一定的影响,但在较高表观气速下影响不大,导流筒内的气含率大于环隙内的气含率且随气速增大差别更加明显,浆相连续有利于气相分散并增大环隙内的气含率。导流筒内循环浆速径向分布呈抛物状,中心高、近壁处低,受进料浆速和入口固含率影响都不大。浆相循环强度最低为20,高可达180。固含率轴、径向分布受表观气速和进料浆速的影响,固含率轴、径向分布基本均匀,随进料浆速增加,反应器内固含率降低。     

导流管结构对三相环流反应器相含率的影响

本文阐述了分别在三套内环流反应器内,采用空气—水—石英砂三相物系,导流管外径依次取为75mm和60mm,导流管底隙高度为17mm和30mm.研究了在一定的固相质量分数及初始静液高度下,导流管内局部相含率与表观气速的随动关系以及在固定操作气速下相含率在导流管内的轴向分布情况.经装置间平行比对得出:采用75mm外径的导流管...     

HYDRODYNAMIC CHARACTERISTICS AND GAS-LIQUID MASS TRANSFER IN A DRAFT TUBE SLURRY REACTOR

Fundamental characteristics of hydrodynamics and mass transfer have been measured in an air lift slurry reactor with a draft tube. The solid suspension capacity, i.e., the critical solid holdup, the gas holdup and the volumetric gas-liquid mass transfer coefficient were measured in the two draft tube columns of 0.1485 and 0.10?m in diameter. Four activated carbon beads ranging in size from 0.25 to 2.19?mm in average diameter were utilized as suspended solids in the experiments.

The critical solid holdup in the draft tube slurry column is found to be much greater than that in the conventional bubble column. An empirical correlation is developed to account for the critical solid holdup behavior in the draft tube column. The gas holdup in the draft tube column agrees well with that in the bubble column. The overall gas-liquid mass transfer coefficient, k₁awas measured by the oxygen probe method. The effect of solid holdup on k₁a is found to be negligible in the present system. The empirical equation is developed to correlate k₁a in the draft tube slurry reactor.     

Effect of the annulus aeration on annulus leakage and particle circulation in a three-phase spout-fluid bed with a draft tube

The distribution of flow between the annulus and the draft tube sections of a liquid spout-fluid bed with a draft tube was analyzed in the presence of air flow through the annulus using a tracer response technique.The responses of the tracer injections prove that part of the flow originating from the annulus liquid inlet leaks into the draft tube when any amount of annulus liquid inlet flow is present and this annulus leakage increases when air flow is introduced into the annulus. This finding extends the recently acquired knowledge about the annulus leakage and cross flow in the entrance region below the draft tube in liquid spout-fluid beds to three phase spout-fluid beds with a draft tube where the annulus is aerated.The experimental system studied consisted of a semi-circular column of 80 mm diameter equipped with a semi-circular draft tube of 20 mm diameter. Liquid and air flows coexisted in the annulus. The liquid velocities were well above the minimum fluidization velocity and the particles were glass beads of 3 mm diameter.Experimentally determined values of the superficial annulus and draft tube liquid velocities from the tracer response analyses together with the experimental draft tube pressure gradients were used as input into Grbavcic et al.'s [Z.B. Grbavcic, R.V. Garic, D.V. Vukovic, Dz.E. Hadzismajlovic, H. Littman III, M.H. Morgan, S.Dj. Jovanovic, Hydrodynamic modeling of vertical liquid-solids flow. Powder Technol. 72, (1992)183-191] variational model for vertical non-accelerating liquid-solids flow to calculate the draft tube voidage and the particle mass flux assuming an air free draft tube. Results indicate that annulus aeration lowers the particle mass flux in this particular column geometry.