低气液流速下三相固定床反应器的流体力学行为与传质特性研究

发布时间：2017-05-06 14:08

  本文关键词：低气液流速下三相固定床反应器的流体力学行为与传质特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：三相固定床反应器广泛应用于石油化工行业,本文在低气液流速下对三相固定床气液并流向上和并流向下操作过程的流体力学行为与传质特性进行了对比研究。实验在内径14 cm的圆柱形反应器中进行,气速范围为0.044-0.218 kg·m-2·s1,液速范围为1.8～7.2kg·m-2·s-1,分别使用9.3 mm、4.0 mm、1.9 mm的球形填料进行实验,考察颗粒的尺寸效应。利用电容层析成像系统(ECT)测定了床层持液量,发现并流向上过程中的持液量更大,并进行量纲分析拟合,得到预测持液量的经验关联式。采用压力变送器测定床层压降,研究并流向下过程的压降滞后现象,发现小填料的滞后环较大。采用脉冲示踪法测定床层的停留时间分布,根据PD模型对比分析并流向上与向下过程的轴向返混情况。结果表明,气液并流向上过程的平均停留时间长,且返混程度大。分别采用物理吸收法和化学吸收法测定了液相体积传质系数kLa与气液相界比表面积a。结果表明：kLa和a均随气液流速增大而增大,其中向上流动受气速影响较大,向下流动受液速影响明显。颗粒尺寸越小,kLa与a越大。相同气液流速下,向上流动相比于向下流动,kLa高出45%,a高出75%。采用量纲分析法拟合实验数据,得到kLa与气液相Reynolds数、液相Weber数之间的关联式。根据稳定气泡理论模型,得到预测气液并流向上过程中a的经验关联式。
【关键词】：三相固定床 持液量 压降 轴向返混 气液传质
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ021.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 前言11-13
• 第1章 文献综述13-24
• 1.1 流型分布13-15
• 1.1.1 固定床鼓泡反应器13-14
• 1.1.2 涓流床反应器14-15
• 1.2 床层持液量15-16
• 1.2.1 测量方法15-16
• 1.2.2 经验关联式16
• 1.3 床层压降16-18
• 1.3.1 摩擦压降关联17
• 1.3.2 压降滞后性17-18
• 1.4 轴向返混18-19
• 1.4.1 数学模型18-19
• 1.5 传质特性19-24
• 1.5.1 气液传质理论19-20
• 1.5.2 传质参数的测定20-21
• 1.5.3 气液相界比表面积的研究进展21-22
• 1.5.4 气泡聚并与破碎22-24
• 第2章 床层持液量与压降24-36
• 2.1 确定气液流速范围24-26
• 2.1.1 FBR中的流型分布24-25
• 2.1.2 TBR中的流型分布25-26
• 2.2 实验部分26-29
• 2.2.1 ECT装置26-28
• 2.2.2 压力变送器28
• 2.2.3 实验流程28-29
• 2.3 持液量研究结果与讨论29-33
• 2.3.1 气液流速对β_L的影响29-31
• 2.3.2 持液量径向分布的研究31
• 2.3.3 填料尺寸对β_L的影响31-32
• 2.3.4 经验关联式32-33
• 2.4 床层压降研究结果与讨论33-36
• 2.4.1 气液体积比对压降的影响33
• 2.4.2 填料尺寸对压降的影响33-34
• 2.4.3 压降滞后34-36
• 第3章 轴向返混研究36-46
• 3.1 理论模型36-37
• 3.2 实验部分37-38
• 3.2.1 实验原理及方法37
• 3.2.2 实验装置流程37-38
• 3.3 实验结果与讨论38-46
• 3.3.1 停留时间分布38-41
• 3.3.2 平均停留时间t_m41-43
• 3.3.3 Peclet准数43-46
• 第4章 三相固定床反应器传质特性的实验研究46-58
• 4.1 液相体积传质系数的测定46-48
• 4.1.1 实验原理及方法46
• 4.1.2 实验装置流程46-47
• 4.1.3 分析取样47-48
• 4.2 气液相界比表面积a的测定48-51
• 4.2.1 理论模型48
• 4.2.2 实验原理及方法48-50
• 4.2.3 实验装置流程50
• 4.2.4 分析取样50-51
• 4.3 实验结果与讨论51-58
• 4.3.1 气液流速k_La的影响51-52
• 4.3.2 填料尺寸对k_La的影响52-53
• 4.3.3 量纲分析拟合k_La关联式53-54
• 4.3.4 气液流速对a的影响54-55
• 4.3.5 填料尺寸对a的影响55
• 4.3.6 气泡大小55-56
• 4.3.7 经验关联式56-58
• 第5章 结论与展望58-60
• 5.1 结论58-59
• 5.2 展望59-60
• 参考文献60-67
• 致谢67-68
• 攻读硕±期间发表的论文68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 杨雨清;孙诗炜;孔祥明;钟思青;刘仲能;吕晓渊;程振民;;固定床鼓泡反应器的流型与压降的瞬态表征[J];华东理工大学学报(自然科学版);2010年05期

2 张受谦，周大松，赵文，滕大为;气液并流向上填充床流体力学特性[J];高校化学工程学报;1994年01期

3 张受谦;;气液并流向上填充床及其进展[J];青岛化工学院学报;1993年04期

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本文编号：348528