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1、淤浆鼓泡床电石生产特性.freelm×1500mm有机玻璃筒。在距分布器不同高度处(0.3m,0.5m,0.7m,0.9m,1.1m和1.3m),反应器的两侧分别装有6个取样阀和测压阀。实验在常温、常压下操作。反应器的表观气速在0.05~0.30m/s之间变化,所用物系为空气-自来水-氯化聚氯乙烯三相体系,其物理性质见表1。其中,水模拟液体碳化钙,氯化聚氯乙烯(CPVC)颗粒模拟氧化钙颗粒,两者间密度比与原体系相近。来自压缩机的压缩空气先经减压过滤到所需要的压力,然后通过空气转子流量计计量再通入器内鼓泡,最后由反应器上部逸出。实验前,固体颗粒经叶轮给料器被空气吹入到反应器内,然后向反
2、应器中加入一定高度的水,待系统稳定后进行流动参数的测试。叶轮给料器下端接有风管,CPVC颗粒加入料斗仓后,从给料器下端出来被风吹进反应器中,进料的速度由变频器调节变频电机的快慢来控制,进料流量为3.0~12.0kg/h,进料时间均为10min。1.2实验测试方法实验所测量的流动参数包括床层局部平均气含率、固含率轴向分布和大小气泡分布。局部平均气含率采用差压法测量(3351DP3E型差压变送器,北京金立石仪表科技有限公司)。压力信号经过传感器先转变为电流信号,再转变为电压信号,最后通过A/D采集卡转变为数字信号通过计算机采集和存储,采样频率为200Hz,采集时间为150s。根据动态气体
3、溢出法5计算床层两点间气-液二相的局部平均气含率εg,也即式(2)中:Δpij为测孔间差压,Pa;ΔHij为测孔间距,m;ρg为气相密度,ρl为液相密度,ρsl为浆相密度,kg/m3。固含率εs(质量分数)采用取样法来测定6,即将取样浆液经过过滤、烘干,称重后算得。在同一实验条件下,重复试验3次,每次取60~65mL,取平均值。2结果与讨论2.1各因素对局部平均气含率的影响2.1.1表观气速图2示出了表观气速对气-液体系床层局部平均气含率的影响。由图2可见,局部平均气含率随着表观气速的增加而增加。这表明表观气速的增加使得床中的小气泡数增多,随着鼓泡速度的增大,大气泡含率也进一步增加,
4、从而导致整个床层的气体含量增加;这与王国峰等7的结论相似。在较低和较高截面处的气含率也近似相等,说明反应器内部的平均气含率分布比较均匀;这对于氧热法电石生产中床层温度的均一化是有利的。2.1.2固体颗粒进料量图3示出了固体颗粒进料量对床层局部平均气含率的影响。由图3可知,固体颗粒的加入减少了床层局部平均气含率,尤其是当固体颗粒进料量增大的时候这种作用变得尤为明显。固体颗粒的加入主要增加了浆液的表观黏度,使气泡聚并的机会大为增加,同时气泡分散困难,导致小气泡减少,大气泡增多,从而床层局部平均气含率降低;这与Krish-na等8使用空气-水-石英砂的结果相似。大气泡增加有利于氧热法电石生
5、产中炭的充分燃烧和提供反应热。2.1.3静液高度图4给出了静液高度对气-液体系局部平均气含率的影响。由图4可见,对于不同静液高度的淤浆床,随着表观气速的增大床层局部平均气含率逐渐增大,但在不同的气速区增幅不相同。当Ug0.14m/s时近似呈线性增长,说明在此速度以下淤浆床内的流动为均匀鼓泡区;在Ug为0.14~0.1m/s之间时,局部平均气含率均存在一个转折点,说明床内的流动变为湍动流。由图4还可看出,当H0=0.8m时该反应器的局部平均气含率最大,当H0=1.0m时的该反应器局部平均气含率最小,因此,存在一个适宜的静液高度使其局部平均气含率达到最大值。对于氧热法电石生产,通过控制静
6、液高度增加床层气含率有利于提高相间的接触效率。2.2各因素对固含率的轴向分布的影响2.2.1表观气速图5示出了表观气速对固含率轴向(X)分布的影响。由图5可见,在相同的固体进料量下,固含率随表观气速变化沿床层轴向分布表现为先增大后减小,总体来说趋于均匀,这与Smith等9研究的结果类似。但在轴向位置H0=0.7m时固含率达到最大,此现象鲜见文献报道。这主要是由于随着表观气速的增加导致颗粒的终端曳力系数变大,颗粒的2.2.2固体颗粒进料量图6分别比较了不同固体进料量对固含率沿轴向分布的影响。由图6可见,在不同的固体进料量下,床层内固含率沿轴向分布都比较均匀,原因可能是浆液密度较低导致浆
7、液更易达到非均匀剧烈湍动区,使固体受到自身的重力、来自液体的曳力和湍动分散、以及气泡尾涡的作用而处于力的平衡状态,从而使固含率沿轴向分布较均匀。反应器内固含率的均匀分布,提高了固固接触的效率,有利于反应效率的提高。2.2.3不同轴向位置的固含率随表观气速的变化图7比较了在相同的进料量下,不同轴向位置的固体颗粒浓度随表观气速的变化关系。显而易见,同一轴向位置点的固含率随着表观气速的增加先降后升,在表观气速Ug=0.16m/s时候,固体浓度最低,在此气体速度下
