鼓泡塔氧化反应器内构件的研究

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1、浙江大学硕士学位论文鼓泡塔氧化反应器内构件的研究姓名：陈斌申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：李希20060301浙江大学硕士学位论文摘要精对苯二甲酸(PTA)是聚酯工业的原料，目前主要采用对二甲苯(PX)空气氧化法生产。目前中温和低温氧化工艺的反应器采用的都是鼓泡塔式反应器。鼓泡塔反应器具有结构简单、造价及操作费用低廉、传热性能好等诸多优点。但是PX氧化反应器具有气速高、矗径大、气含率大、湍动剧烈等特点，在鼓泡塔内部会形成塔中心部分气含率高、气泡直径大，壁面附近气含率底，气泡直径较小，中心部分气液向上流、塔

2、壁附近向下流的局部循环状态，而且随着塔径的增大，这种流动状况会进一步恶化，最终可能导致中心区域液速过高而形成气体短路。本文针对大型鼓泡塔径向流速分布不均易导致中心区域气体短路的问题，提出了在中心区布置阻尼内构件改善流速分布的思路。冷模实验表明，与空塔时的实验数据相比，内构件的加入可以有效地抑制中心气．液流速，内构件尺寸对流速分布有显著影响。引入了阻力密度函数来表征内构件的影响，采用拟均相流动模型模拟含阻尼内构件的塔内流速分布，计算结果与实验测量值大体相符。同时，内构件的加入对体积传质系数增长有促进作用，特别是在高气

3、速下，内构件对kLa的促进作用更加明显。然后对中温工艺的PX氧化反应器上部脱水段塔板内构件水力学性能进行了分析，确定造成塔板效率低下的原因是塔板上持液量过低，提出用减小塔板开孔率的方法增加泡沫液位高度，进而提高板效，如将原22．7％的开孔率减小到17．1％后，莫佛里板效将由23％增加到36％。本文得到的实验数据及数学模型为对苯二甲酸氧化反应器的设计和优化提供了依据。关键词：鼓泡塔反应器，内构件，气含率分布，液速分布，脱水，塔板效率，对二甲苯浙江大学硕士学位论文AbstractTerephthalicacidiSth

4、emostimportantfeedstockinthefieldofpolyester,whichiSusuallyproducedviaoxidationofP．xyleneinaceticacid．Thereactorsinbothmid-temperatureandhigh—temperaturetechnologyarebubblecolumnreactors．Bubblecolumnreactorhasitsownstrongpointssuchassimplestructure．10Wconstruc

5、tionandoperatingcost，goodheattransferproperty．Butthefactorsthathighsuperficialgasvelocity,largediameterandintenseturbulentinthePXoxidationreactormayleadtohighgashold—upinthecorearea，lownearthewall；andlargebubblediameterinthecorearea。smallnearthewall．Atthesanle

6、time，liquidmoveupwardinthecorearea，downwardnearthewall．AsaresultliquidcircleinthewholecolumniSformed．Whenthecolumndiameterincreases．thisflowstatusgetsworse．UltimatelytheoverhighliquidvelocityInayleadtoagasshortcircuitinthecorearea．Thenon—uniformityofliquidvelo

7、cityprofilealongtheradialmaybethemaindifficultyinscaleupofthebubblecolumnreactor．Tosuppresstheupwardhighvelocityinthecoreofthecolumn，theresistanceintemalswithlateralfinsonaverticalbarwereinstalledonthecenter1ineofabubblecolmrm．Experimentswerecarriedouttoinvest

8、igatetheeffectsoftheinternalnumber,sizeandshapeongas—liquidvelocityprofilesalongtheradial．ThemeasuredvelocityprofilesshowthatexistenceoftheinternalsCanremarkablyreducethevelocityin