固体颗粒对气体溶解效果影响规律的研究
发布时间：2021-08-31 10:42
气液固多相反应体系广泛存在于石油加工、精细化工等生产过程。气液传质效果对多相反应的宏观反应速率影响显著。研究表明,在液体中加入颗粒后,气体的溶解效果（溶入容量和传质系数）会发生变化,颗粒对气体溶解效果的影响对宏观反应动力学研究、催化剂开发、溶剂的选择具有重要意义。而关于颗粒对气体溶解效果的研究方法和影响规律的研究报道较少。本文建立了固体颗粒存在条件下气体溶解效果的研究方法,考察了活性炭、多壁碳纳米管、亲水SiO2、疏水SiO2颗粒对H2在水和甲醇中溶解效果的影响规律。结合传输机理和渗透理论建立了三维非稳态非均相传质模型,具体研究内容和结论如下:（1）固体颗粒存在条件下气体溶解效果的研究方法。搭建了气体溶入容量和液相体积传质系数的测量装置,建立了气体溶入容量和液相体积传质系数的计算方法。（2）固体颗粒对气体溶解效果的影响规律。在水中加入活性炭颗粒后,随着活性炭颗粒含量的增加,H2的液相体积传质系数先快速增加后趋于水平,活性炭颗粒可以使液相体积传质系数最大增大3倍,平衡时间可以从10000 s缩短到4000 s。在水中加入多壁碳纳米管颗粒后,H2的液相体积传质系数随着多壁碳纳米管颗粒含量的...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１双膜理论示意图??
?第一章绪论???和液膜为停滞不动的膜，传质阻力集中在气膜和液膜中，在气相主体和液相主体??中各组分浓度均匀分布，气膜和液膜内各组分的传递遵循菲克第一定律，在气液??界面处为平衡状态。由于气膜和液膜很薄，与通过膜的溶质的量相比，膜内溶质??的量很小，因此认为溶质在膜内的扩散为稳态扩散。??气液界面??气相?液相??ｈ??气膜液睽??图１－１双膜理论示意图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｗｏ?ｆｉｌｍ?ｔｈｅｏｒｙ??液相传质系数可以表示为：???式（１－９）??竑为液相传质系数，４为液膜厚度，为扩散系数。??１．３．１．２渗透理论??气相???１?１?■?■…－Ｉ?１?ｐ气液界面??图１－２渗透理论示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ?ｔｈｅｏｒｙ??在实际气液反应设备中，气液相界面处于湍动状态，很难保证存在长时间静??止的传质层，基于此考虑，Ｈｉｇｂｉｅ［４９］于１９３５年提出了渗透理论。渗透理论示意??图如图１－２所示，渗透理论将液相视为由很多微元组成，微元运动到气液界面并??停留一定时间，在停留时间内溶质以不稳定扩散方式进入到微元中，在微元和气??９??
相模型又可分为一维模型、二维模型、三维模??型。??１．４．１均相模型??均相模型是最早建立的，均相模型的特点是模型简单，求解耗费的机时少。??均相模型假设颗粒在液相中均匀分布，不考虑颗粒的几何效应，颗粒不与气相直??接接触，不考虑颗粒的相互作用。Ｂｒｕｉｎｉｎｇ［６７］、Ｍｅｈｒａ［６８］、Ｌｉｔｔｌｅ［６９］基于渗透理论??建立了均相模型，＼＆８乂７（）］基于表面更新理论建立了均相模型。??传？膜?液相主体??１－￡连续相??气相—Ｉ?１——??＾?ｅ?分散相??图１－３典型均相传质模型??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ?ｍａｓｓ?ｔｒａｎｓｆｅｒ?ｍｏｄｅｌ??ＢｍｉｎｉｎｇｆＭ以渗透理论为基础建立了非稳态均相模型，模型示意图如图１－３??所示，分散相在气液界面处和液相主体的浓度相同，分散相不直接吸收气相，而??是通过连续相吸收气体，气体在分散相中的扩散足够快，忽略气体在分散相中的??传质阻力。??传质控制方程：???式（１－１１?）??边界条件：??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]ZSM-5型分子筛强化水吸收CO2[J]. 李少刚,朱春英,付涛涛,马友光. 化学工程. 2012(12)
[2]活性炭粒子对K2CO3溶液中CO2化学吸收的强化[J]. 卢素敏,马友光,朱春英,沈树华. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2007(06)
博士论文
[1]浆料反应体系中催化剂微粒增强气液传质研究[D]. 张俊梅.天津大学 2005
本文编号：3374753
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１双膜理论示意图??
?第一章绪论???和液膜为停滞不动的膜，传质阻力集中在气膜和液膜中，在气相主体和液相主体??中各组分浓度均匀分布，气膜和液膜内各组分的传递遵循菲克第一定律，在气液??界面处为平衡状态。由于气膜和液膜很薄，与通过膜的溶质的量相比，膜内溶质??的量很小，因此认为溶质在膜内的扩散为稳态扩散。??气液界面??气相?液相??ｈ??气膜液睽??图１－１双膜理论示意图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｗｏ?ｆｉｌｍ?ｔｈｅｏｒｙ??液相传质系数可以表示为：???式（１－９）??竑为液相传质系数，４为液膜厚度，为扩散系数。??１．３．１．２渗透理论??气相???１?１?■?■…－Ｉ?１?ｐ气液界面??图１－２渗透理论示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ?ｔｈｅｏｒｙ??在实际气液反应设备中，气液相界面处于湍动状态，很难保证存在长时间静??止的传质层，基于此考虑，Ｈｉｇｂｉｅ［４９］于１９３５年提出了渗透理论。渗透理论示意??图如图１－２所示，渗透理论将液相视为由很多微元组成，微元运动到气液界面并??停留一定时间，在停留时间内溶质以不稳定扩散方式进入到微元中，在微元和气??９??
相模型又可分为一维模型、二维模型、三维模??型。??１．４．１均相模型??均相模型是最早建立的，均相模型的特点是模型简单，求解耗费的机时少。??均相模型假设颗粒在液相中均匀分布，不考虑颗粒的几何效应，颗粒不与气相直??接接触，不考虑颗粒的相互作用。Ｂｒｕｉｎｉｎｇ［６７］、Ｍｅｈｒａ［６８］、Ｌｉｔｔｌｅ［６９］基于渗透理论??建立了均相模型，＼＆８乂７（）］基于表面更新理论建立了均相模型。??传？膜?液相主体??１－￡连续相??气相—Ｉ?１——??＾?ｅ?分散相??图１－３典型均相传质模型??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ?ｍａｓｓ?ｔｒａｎｓｆｅｒ?ｍｏｄｅｌ??ＢｍｉｎｉｎｇｆＭ以渗透理论为基础建立了非稳态均相模型，模型示意图如图１－３??所示，分散相在气液界面处和液相主体的浓度相同，分散相不直接吸收气相，而??是通过连续相吸收气体，气体在分散相中的扩散足够快，忽略气体在分散相中的??传质阻力。??传质控制方程：???式（１－１１?）??边界条件：??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]ZSM-5型分子筛强化水吸收CO2[J]. 李少刚,朱春英,付涛涛,马友光. 化学工程. 2012(12)
[2]活性炭粒子对K2CO3溶液中CO2化学吸收的强化[J]. 卢素敏,马友光,朱春英,沈树华. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2007(06)
博士论文
[1]浆料反应体系中催化剂微粒增强气液传质研究[D]. 张俊梅.天津大学 2005
本文编号：3374753
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3374753.html
