探究加压浆态鼓泡床中部分流体力学特性的研究

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1、北京化工大学硕士学位论文加压浆态鼓泡床中部分流体力学特性的研究姓名：杨索和申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：佟泽民20040423北京化工大学硕士论文加压浆态鼓泡床反应器中部分流体力学特性的研究摘要浆态鼓泡床反应器(SBCR)因其结构简单、热容量大、传热性能好、温度易控制、固体颗粒容易处理、操作成本低等优点而广泛应用在石油化工、生物化工等领域，对其进行深入的研究有着重要的科研价值和工业应用背景。浆态鼓泡床流体力学的研究对于其设计、放大和优化操作非常重要，但由于多相流动的复杂性，对流体力学理论化的研究仍然十分困难。本论文

2、结合工业对二甲苯氧化反应器装置和工艺条件，建立了直径0．3m、高6．6m的浆态鼓泡床反应器高压冷模装置，在水一空气一石英砂和醋酸一空气--PTA体系中，采用动态气体逸出法和Y射线测量技术对反应器内平均气含率、大小气泡气含率、气泡上升速度以及固含率等流体力学参数进行了研究：通过油酸钠改变液相表面张力和三甘醇改变液相粘度等方法，考察了表观气速、压力、分布器、静液高度等操作条件和液相表面张力、粘度、固体浓度等体系物性对流体力学的影响，并得到以下结论：1．在压力体系中，体系气含率主要由小气泡组成，随压力升高而增加，压力主要影响了气泡的

3、分布，减弱了气泡的聚并；在湍流操作区，表观气速主要增加了大气泡的气含率；固体颗粒浓度的增加强化了气泡的聚并，气泡上升速度增加，从而平均气含率降低；北京化工大学硕士论文液相表面张力减小，促进了小气泡的生成，从而平均气含率增加；液相粘度增加，则导致气含率减小；在高径比大于5时，气含率随静液高度变化可以忽略，而随分布板开孑L率的增加略有增大。丧2．固含率轴向分布随着表观气诉的增加和浆液平均浓度的减小而趋于均匀；压力对固含率的轴向分布影响较小。3．气泡上升速度随压力增加而减小；小气泡上升速度随表观气速和固体浓度变化很小；大气泡随表观气

4、速和固体浓度的增加而增加。4．在实验范围内，得到了平均气含率和大小气泡气含：率的关联公式：es_0·576ug。32(嚣)0”(茜∥6(嚣严6￡。。l。：o．184U90"15(堡)032(垃)曩2Po“o‰驴一。邢5u。064c≯14(钞’125．在实验范围内，得到了大小气泡上升速度的关联公式Vsmau：0．194us札10(嚣)。029(_,斗t．ts。L)．06。V-arse5l·67Ug。,57(-等)253关键词：浆态鼓泡床，动态气体逸出法，Y射线，大小气泡，气含率，气泡上升速度II北京化工大学硕士论文THEHYDR

5、ODYNAMlCCHARACTERISTlCSOFSLURRYBUBBLECOLUMNREACTORSWITHELEVATEDPRESSUREABSTRACTSlurryBubbleColumnReactor(SBCR)hasfoundapplicationsinanumberofchemical，biochemicalandenvironmentalprocesses，becauseofmanyadvantagesoverothermultiphasereactors，suchassimpleconstruction，goo

6、dmasstransferproperties，hi曲thermalstability,lowenergysupplyandhencelowconstructionandoperationcosts．Thehydrod)’namicbehaviorplaysallimportantroleinthedesign，scale-upandoperationprocessofSBCR．Howeveritstillfacesmuchdifficultduetocomplexhydrody7namicconsideration，espe

7、cialatindustrialconditionofhighpressureandhightemperatureAsbackgroundoftheindustrialprocessofp-xyleneoxygenationanddesignrequirement，theexperimentalapparamsofSBRCwith0．3mindiameterand6．6minheightandpressureupto4．0IVlPawassetup．air-water-quartziteandair-aceticacid—PT

8、Asystemswererespectivelyemployedtostudybasicvariationsofgasholdups，bubblepopulationandtherisingvelocitiesofsmallbubbleswarm．andlargebubble