浆态床反应器中的传递过程课件.ppt

三相鼓泡淤浆床中液—固传质系数kS可以用圆球形固体颗粒如苯甲酸在溶液中的溶解度或树脂在酸性或碱性溶液中的离子交换来测定，一般可写成下列形式 Sanger及Deckwer研究了三相床的 ，实验所用液体粘度为1～55mPa·s，固含率1.5％(质量)。表观气速0.05cm/s 10cm/s，获得如下计算的关联式: 高温高压下浆态鼓泡床气液传质系数的测定 表观气速的影响 表观气速是浆态鼓泡床反应器重要的操作条件之一，它对传质系数有很大的影响. 实验在温度298 K、压力1.0 MPa、固含率10%(w)的条件下，对不同表观气速下传质系数的变化进行了研 究，结果如图4 所示，表明随着表观气速增加，kLa增大. 这是因为表观气速的增大意味着单位时间内流过反应器的气体体积量增加，使液体中气泡数量随之增加，从而导致气液两相接触面积a 增大；同时较大的气速可以增加液相的湍流程度，使系统中的液膜变得更薄，从而提高了液相传质分系数kL. 高温高压下浆态鼓泡床气液传质系数的测定 固含量的影响 在浆态鼓泡床中，固体颗粒经常以反应物、生成物或催化剂的形式出现，使反应器内体系变得复杂，改变了反应器内的传质特性. 实验在室温、压力1.0 MPa及表观气速0.034 m/s的条件下，研究了固体颗粒石英砂浓度在 0%~10%(w)范围内对传质系数的影响，见图 5. 从图可以看出，随着固体颗粒浓度的增加，kLa减小. 这与 Deimling 等研究所得的结论相同. 出现这种现象是因为固体颗粒浓度的增加减小了液相中的气相含率，从而减小了气液两相的接触面积. 同时，较高的固含量还增大了液体的表观粘度，提高了气泡聚并的几率，促使较多的气泡合并，减小了a. 另外，固含量的增加使体系的湍动程度减弱，降低了界面的流动性，从而降低了kLa. 高温高压下浆态鼓泡床气液传质系数的测定 结 论 采用动态吸收法测定了浆态鼓泡床反应器内的气液体积传质系数，结果表明传质系数kLa随着系统压力、温度以及表观气速的增加而增大. 当固体颗粒浓度增加时，kLa减小. (按颗粒直径dp计算的Sherwood准数)= ReP(按颗粒直径dp并计入单位质量流体的能量耗散速率 的Reynolds准数) ，式中为液体的动力粘度，m2/s。 对于三相鼓泡淤浆床反应器， 可用下式表达 的单位是cm/s；重力加速度g的单位是cm/s2 液固传质 液固传质 液固传质 当ReS≥1时，Sh=2+2.857 当ReS≤1时，Sh=2+33.76 实验中10-2 ReS 106，137Sc50500 液固传质 * * 浆态床反应器中的传递过程 浆态床反应器中的传递过程 在气-液-固三相反应的宏观反应过程含气-液间传质及液-固间传质过程。 基于相界面积的气相传质分系数 和液相传质分系数 以及气-液传质面积即淤浆中的气泡比表面积 a，都与三相的性质、流体流动状况、压力和温度等因素有关。 但是，三相鼓泡淤浆反应器中，绝大部分反应气体在惰性液相介质中的溶解度很小，所以气相传质系数 可以忽略。 对液固传质过程，若不计入过程中固相颗粒的磨损，单位淤浆容积中固相的体积和外表面积 是固定的，一般只讨论液-固传质系数是 。 从而以容积气-液传质系数 来衡量三相鼓泡淤浆反应器的传质能力，液相容积传质系数 是本章讨论的主要内容 气—液界面的气相容积传质系数 Sada等在浆态鼓泡床的电解质浆液中研究了气相体积传质系数 (其中 为 )并给出了经验关系式: ：m/s 是表观气速 ：是气相容积传质系数，mol/[MPa·m3(不含气相的淤浆体积)·S] 实验表明:浆态鼓泡床中的 值与Botton等早已报道的无固体气液鼓泡床的数值一致。Botton以及Mashelkar 和 Sharma测定了 ,得出 与表观气速 的3/4次方成正比。 关联式一 Koide等在直径DR为lO～20cm的淤浆床鼓泡反应器中，研究湍流鼓泡区气含率，也研究了 ,实验在常温及常压下进行，气体介质为空气，用溶氧法测定。溶氧在液体介质中的扩散系数DL×l09为0.14～2.4m2／s。研究所得湍流鼓泡区的 关联式如下： 式中： 为单颗粒在静止液体介质中的终端速度，m/s对于细颗粒催化剂，处于Rep2的斯托克斯区 气—液界面的液相容积传质系数 气—液界面的液相容积传质系数 关联式二 H