热态多层桨搅拌反应器内凝并体系气液传质特性研究

摘要

热态气-液搅拌反应器具有相间接触面积大、热质传递效率高、制造成本可控、操作性能稳定等优点，因此被广泛应用于石油化工、生物制药、金属冶炼、污水处理等工业领域。但是当前热态搅拌反应器的优化设计主要基于常温下气液反应器宏观特性，热态条件下相关研究仍然十分缺乏。 本文从研究热态凝并体系气液分散特性研究着手。实验装置采用直径T=300mm、液位H=1.8T的标准椭圆封头搅拌反应器，搅拌桨采用三层组合桨，底层采用六叶半椭圆管涡轮桨，中层及上层采用四宽叶翼型桨。研究表明:热态气液体系相对功率需求(RPD)随温度的升高而增大，总体气含率随温度的升高而减小，文中给出了通气功率准数和总体气含率的经验关联式，用于工业设计参考。 本文在相同装置下对容积传质系数(kLa)进行了系统研究。结果表明:kLa随搅拌功率(Pm)和表观气速(Vs)的增大而增加，搅拌功率对kLa的影响程度要大于表观气速，温度(TK)对kLa的影响很小;文中给出了kLa关于温度、表观气速以及搅拌功率的经验关联式，并分析发现在一定范围内该公式具有很好的数据独立性，在温度和表观气速方向上具有很好的外延性，对实验方案设计和经验关联式应用具有一定实际价值。

目录

声明

摘要

符号说明

前言

第一章 文献综述

1．1 多相流搅拌反应器在工业中的应用

1．1．1 多相流搅拌反应器的分类及特点

1．1．2 热态多相流搅拌反应器的工业应用及研究现状

1．2 搅拌反应器中容积传质系数kLa测定方法

1．2．1 kLa定义及传质理论

1．2．2 动态法

1．2．3 稳态亚酸盐法

1．2．4 动压法

1．2．5 过氧化法

1．2．6 不同方法之间的比较

1．3 搅拌反应器中容积传质系数kLa影响因素

1．3．1 体系物性参数

1．3．2 装置几何特征

1．3．3 实验操作条件

1．4 搅拌反应器气液传质特性研究进展

1．5 本文主要研究内容

第二章 实验装置及测定技术

2．1 实验装置及流程

2．1．1 实验装置

2．1．2 实验物系

2．1．3 实验流程

2．1．4 实验设备及仪器

2．2 实验原理及方法

2．2．1 搅拌转速

2．2．2 搅拌功率

2．2．3 总体气含率

2．2．4 传质系数kLa

2．2．5 热态总气量

第三章 热态凝并体系气液分散特性

3．1 温度对通气搅拌功率影响

3．2 温度对总体气含率影响

第四章 热态凝并体系气液传质特性

4．1 实验操作参数确定

4．1．1 饱和溶氧浓度

4．1．2 溶氧探针位置

4．2 体系温度对kLa的影响

4．3 搅拌功率对kLa的影响

4．4 表观气速对kLa的影响

第五章 kLa经验关联式适用性分析

5．1 样本容量分析

5．2 外延适用性分析

5．2．1 体系温度外延性

5．2．2 搅拌功率外延性

5．2．3 表观气速外延性

第六章 主要结论

6．1 热态气液分散规律

6．2 热态容积传质系数变化规律

6．3 kLa关联式适用性分析

第七章 研究展望

参考文献

附录

致谢

研究成果及发表的学术论文

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