结构化多相反应器内液相流动及轴向扩散性能的实验研究
结构化多相反应器与传统多相反应器相比具有压降低、传质速率高和比表面积大等许多优点，这使其成为替代传统多相反应器的一个有吸引力的选择。因此，对结构化多相反应器进行深入的研究具有十分重要的意义。本论文主要研究了不同类型结构化多相反应器内的液相流动及轴向扩散性能，以期为该反应器的设计、操作和放大提供基础依据。
实验以自来水为液相，以空气为气相，以喷嘴和玻璃珠静态分布器分别作液体分布器，在表观液速为0．0283～0．0637m/s，表观气速为0．0490～0．2942m/s，并流向下的操作模式下，对50cpsi、100cpsi和400cpsi三种胞密度下的整体式和分段式结构化多相反应器分别进行了“示踪—响应”实验研究。利用电导法，测量了不同表观气、液速度下的“示踪—响应”浓度—时间数据；利用差压传感器同时测量了对应的床层压降—时间数据。
基于实验数据，在以喷嘴为液体分布器的整体式结构化多相反应器内分析了表观气、液速度对轴向扩散程度的影响，考察了平均停留时间、床层压降、平均液含率和平均液栓长度随表观气、液速度和胞密度的变化趋势，获取了反映轴向扩散程度大小的彼克莱数关联式；对比了两种分布器下整体式和分段式结构化多相反应器内平均停留时间、床层压降、平均液含率和平均液栓长度随表观气、液速度的变化趋势以及轴向扩散程度的大小。研究结果表明：
在以喷嘴为液体分布器的整体式结构化多相反应器内：
(1)轴向扩散程度随表观液速的增大而减小，随表观气速的增大而增大。
(2)表观液速增大，平均停留时间和压降稳定程度随之减小，床层平均压降、平均液含率和平均液栓长度随之增大；表观气速增大，平均停留时间、床层平均压降、平均液含率和平均液栓长度都随之减小，压降稳定程度基本不变；胞密度增大，平均停留时间随之减小，床层压降和平均液含率随之增大，液栓长度随之先增大后减小。
(3)获取的反映轴向扩散程度大小的彼克莱数关联式大部分误差都在±30％以内，能够较好的预测结构化多相反应器内的轴向扩散状况。
对比研究结果表明：
(1)平均停留时间、床层压降、平均液含率和平均液栓长度在分段式结构化多相反应器内随表观气、液速度的变化趋势基本上与在整体式结构化多相反应器内的变化趋势一致。
(2)使用喷嘴作液体分布器时反应器内的轴向扩散程度更小。
(3)为减小轴向扩散，可在结构化多相反应器内设置重分布段，但要从是否发生返混和能耗等方面综合加以考虑。
结构化多相反应器;液相流动;轴向扩散模型;传递函数法;平均停留时间;彼克莱数;差压传感器
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
刘辉
2011
中文
TQ052;TQ021.1
108
2011-08-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）