气液两相搅拌反应器中非凝并体系的气液分散及传质特性
气-液两相搅拌反应器广泛用于生物化工、石油化工、制药、有色冶金及水处理等过程工业中。大多数的两相搅拌反应器是在热态下使用，而且液相并不是纯水，往往含有各种溶质，但对其研究极少，无法满足工业界对该类反应器优化设计的要求。为此，本文对不同温度下非聚并体系中的气液分散特性和传质特性进行了研究。
在直径为0.476m的椭圆底搅拌反应器中，采用以上提操作的宽叶翼形桨(WHU)为中、上层桨，半椭圆管盘式涡轮(HEDT)为底桨的三层组合桨，研究了硫酸钠溶液浓度对搅拌功率和气含率等气液分散特性的影响规律。结果表明，相对功率需求RPD随硫酸钠溶液浓度的升高而下降，但当硫酸钠溶液浓度大于0.2 mol/L时，RPD几乎不再随浓度变化而变化。随着体系温度的升高，RPD也有所上升，但上升幅度略小于去离子水体系。气含率随硫酸钠溶液浓度的增加而提高，并且上升趋势随浓度的升高而逐渐减缓，当硫酸钠浓度达到0.5 mol/L时气含率比去离子水体系增大了约47％。随着温度的升高，气含率随之有所下降，温度由24℃升至68℃非凝并体系中整体气含率平均减小11％，而在凝并体系中该值约为40％。
在同样的设备中用亚硫酸钠氧化法测定了搅拌槽中氧气-亚硫酸钠体系的气液容积传质系数(KLa)。首先研究实验操作条件对测量结果的影响，得出最佳实验方案为：以浓度为10-6mol/L的Co2+为催化剂，亚硫酸钠浓度为0.45～0.8mol/L。在此条件下测定搅拌转速、通气量及温度对KLa的影响，结果表明KLa随搅拌转速、通气量和温度的增大而增大，说明随温度升高由气相向液相的扩散系数DAB增大幅度较大，而气液相界面积随温度升高而减小的幅度较小，两方面综合作用导致KLa随温度升高而增大。
本文的研究结果及得到的关联式对于工业热态气液两相搅拌反应器操作和设计具有一定的参考价值。
非凝并体系;气液两相;搅拌反应器;容积传质系数
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
高正明
2010
中文
TQ051.7;TQ021.4
63
2010-08-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）