探究浆料鼓泡塔内吸附性微粒增强气液传质研究

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1、天津大学博士学位论文浆料鼓泡塔内吸附性微粒增强气液传质研究姓名：李昕申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：周明20031201天津大学博士学位论文中文摘要在气液系统中加入吸附性微粒能够强化气液传质，该浆料系统由于其对化工过程的强化作用已被广泛用于化工、石化和生化等领域中。本文就吸附性微粒对气液传质的增强作用作了实验和理论研究。本文采用内直径为30mm，高为600mm的鼓泡塔实验装置，在接近实验物系泡点温度下，对4A分子筛／异丙醇一水和4A分子筛／叔丁醇一水浆料系统进行了气液传质实验，考察了表观气速、固含率和粒径对气液传质的影响。考虑鼓泡塔内液相轴向返混及气液两相间的热量传递，建

2、立了浆料鼓泡塔内气液传质和传热的数学模型，采用有限差分法、追赶法和龙格一库塔．吉尔法对模型方程进行了数值求解，对实验过程进行模拟，利用计算结果对鼓泡塔内微粒增强气液两相传质的影响进行分析。利用实验和模型计算结果，对影响传质的因素进行分析，将液侧总体积传质系数与浆料系统表观气速、固含率、粒径、表观粘度、表面张力和表观密度以及扩散系数等参数，进行关联，利用最小二乘法得到了浆料系统一定物性范围内可以适用的关于液侧总体积传质系数的关联式。在分析吸附性微粒对气液传质增强机理的基础上，应用渗透理论，考虑微粒的吸附性、加入微粒后液相物性的改变、微粒到气液界面的距离、在气液界面停留时间、粒径等因素

3、建立了吸附性微粒增强气液传质的一维非稳态非均相模型，讨论了以上各因素气液传质的影响。计算结果表明：增强因子随微粒吸附容量的增大显著增加；微粒距离气液界面越远，微粒吸附能力对气液传质的增强越小：在相同粒径与微粒距离气液界面距离的条件下，增强因子随微粒在气液停留时间的增加而增加，但是当停留时间超过一定值后，随着停留时间的增加，增强因子下降；粒径增大，增强因子减小。由于浆料表观粘度的影响，在低固含率下，随着固含率的增大，增强因子增大。当在较高固含率下，随着固含率的增大，增强因子减小。关键词：浆料系统气液传质增强因子增强机理ABSTRACTTheadsorptiveparticlescan

4、enhancethegas—liquidmasstransfer，theslurrysystemofadsorptiveparticlesarewidelyusedinpetrolchemical，biochemicalindustriesbecauseoftheirintensificationeriectontheprocesses．ThisWOrkstudiestheenhancementofadsorptiveparticlesonthegas-liquidmasstransfer．Inthispaper,Experimentsareperformedinabubbleco

5、lumnof30mmininnerdiameterand600mminheightatbubblepointandatmosphericpressure．Theslurrysystemusedare4Amolecularsieve／isopropanol-waterand4Amolecularsieve／tert-butanol-water．Theexperimentsinvestigatetheinfluenceofsuperficialvelocities，solidcontentsandparticlesizes．Themathematicmodelsimultaneousl

6、yconsideringheatandmasstransferisdevelopedtodescribethetransportprocessesinslurrybubblecolumn．Thecalculatedresultsofmodelareusedtoanalyzetheinfluenceofsolidparticlesongas—liquidmasstransfer．Basedontheresultsofexperimentsandmodelcalculation，anoverallvolumetricliquid—sidemasstransfercoefficientC

7、arlbecorrelatedasafunctionofthefollowingeightindependentvariablessuchassuperficialgasvelocities，solidcontents，particlesizes，apparentsurfacetension，apparentviscosity,apparentdensityanddiffusivityofslurry．Inordertoanalyzetheenhancementmec