浆态床反应器中的传递过程课件

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1、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

2、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

3、，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Rep<2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HempelandSauer总结出：在常温、常压下进行，液体介质为水，静止床层高度H0为1.2m，用溶氧仪测试值随气速增加而增大，随固含率增加而降低，可整理成下列关联式为淤浆的动力粘度，m2/s为径向动量传递系数，m2/s对于3孔的烧结分布板，C=0.231×10-4，n

4、1=0.305，n2=－0.0746,n3=－0.0127；对于1mm孔的多孔分布板，C=0.197×10-4，n1=0.385，n2=－0.0712，n3=－0.0114。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为液固两相淤浆中颗粒的平均密度，kg/m3CS0为分布板上颗粒的平均密度，kg/m3Bo—(Bodenstein)准数uts—液固两相淤浆床中颗粒在颗粒群中的平均终端速度，m/s，又称受阻终端速度，可按下式计算Esz—颗粒轴向弥散系数，m2/sL0—静止床高度，m气—液界面的液相容积传质系数气—液界面的液相容积

5、传质系数关联式三Yasunish等人提出：当操作条件为：气—液界面的液相容积传质系数关联式四Sata等人提出：当操作条件为：关联式四Sata等人提出：当操作条件为：气—液界面的液相容积传质系数关联式五杨卫国等人提出：当操作条件为：OzturkandSchumpe提出：气—液界面的液相容积传质系数的测量(1)物理法物理法应用得较早,主要包括非稳态(动态)法和稳态法两种。非稳态法是指让气体连续通过液相,使其与液相进行不稳态的传质,同时记录液相中气体的浓度随时间变化的关系,从而得到传质系数。传质系数的表达式为:由于非稳态模型是建立在液相为全混

6、流的假设基础上的,所以,物理法主要在相对较短并且具有较小面积比的反应器上应用。稳态法是指液相同时穿过反应器,与通入的气体进行稳态传质,液相中被交换的气体浓度分别在反应器的进口和出口测得。由此,可以算出气体在液相中的传质系数:气—液界面的液相容积传质系数的测量(2)化学法自20世纪70年代提出化学法测定传质系数以来，该方法一直被认为是一种比较可靠的测量方法，并且得到了广泛的研究和应用，该方法多用于气液或液固反应器中传质系数的测定。Dankwert等对其理论和实验做了大量的研究。目前，应用较成熟的慢反应体系有用碱溶液吸收CO2同时解吸O2体

7、系以及用Na2SO3吸收空气中的O2同时解吸C2H4体系等。在应用化学法过程中，必须控制反应速度，既要使反应速度慢到在液膜中没有明显的反应速度，又要快到足以使被吸收气体在液相主体中的浓度为零。因此必须满足下面的条件:气—液界面的液相容积传质系数的测量气—液界面的液相容积传质系数的测量传质系数计算式为:用化学法测定传质系数可以保证在同一流体力学条件下同时测定传质系数和相接触面积，但由于反应的存在增加了传质速率，其测定的结果比物理法偏高。影响液相体积传质系数的因素在浆态鼓泡床气液传质过程中,液相体积传质系数起着决定性的作用。影响液相传质系数

8、的主要因素有:系统压力、温度、气体表观气速、液体物性、固体浓度及其物性等。(1)系统压力系统压力对气液传质系数的影响主要与压力对液体表面张力和粘度的影响有关。一方面,系统压力的增大有利于小气泡的生成,增加了