滴流床小颗粒催化剂气相传质系数的研究

采用NaOH-SO_2-空气系统,在液相中进行瞬时不可逆反应,研究了滴流床小颗粒的气相容积传质系数k_Gα。实验结果表明:气液间的传质过程与液体的流型有着密切关系。实验得到工况条件下滴流区和脉动区k_Gα与气速、液速、颗粒大小及液相物性的关联式。     

小颗粒滴流床中脉动流时分散气泡大小对传质的影响

在气液相並流向下流动的滴流床中,用CO_2-空气-NaOH系统在液相进行拟一级反应的化学吸收求取气液有效界面积和脉动流时分散气泡的平均直径,並讨论气液相流速,分散气泡大小与气液有效界面积之间的关系。实验表明:分散气泡的大量形成及直径变化是决定气液有效界面积的主要因素。要强化传质,除了增加气液流速外还可以减小颗粒度。     

小颗粒滴流床反应器中液相轴向返混的研究

对三种形状六种尺寸的小颗粒填料,在滴流床中气液两相并流向下流动时液相的轴向返混程度作了研究。实验表明:随着液速的增加,填料颗粒的毕克力Pe_L值增大,返混程度降低;填料颗粒的球形度越小,Pe_L值就越小,返混程度就越大;填料颗粒的尺寸对返混也有影响,尤其是对非球形颗粒,尺寸越大,则Pe_L值越大。当气液两相流速不断增大时,床层中的流动状态从滴流区转变为脉动区,则液体性质对Pe_L值的影响也不同。给出了两个流区的Pe_L关联式。     

异形催化剂效率因子的数值计算

推导了用有限差分方程计算催化剂颗粒效率因子的方法,并计算了几种异形催化剂(三叶草形,圆柱形,五叶形,环形)的效率因子。计算结果表明:三叶草形催化剂在化学反应中的内扩散性能大大优于圆柱形;对于颗粒内扩散控制的催化反应过程,采用异形催化剂可以显著提高表观反应速度;在体积相同的条件下,四种形状催化剂的效率因子的大小为:环形>三叶草形>五叶形>圆柱形。提出了形状对效率因子影响的估值不等式。