布置级间导流板的二级气升式环流反应器的流动与传质规律研究

摘要

通过在二级气升式环流反应器的两级之间布置导流板以抑制级间液相返混，在反应器内形成级内全混流、级间平推流的流型是强化多相传递与反应过程的有效方法之一．本文对连续操作时不同表观液速下的布置级间导流板的二级气升式环流反应器内的流动与传质规律进行了研究．首先，通过实验测量获得了反应器内的气含率、气泡索特平均直径和体积氧传质系数．随后，建立了流动与传质过程的计算流体力学模型，并将模拟结果与实验结果进行对比．通过对比发现模拟结果与实验结果的变化趋势保持一致，气含率的分布规律也基本一致．考虑到反应器中流动状态的不稳定性，模拟误差可认为在可接受的范围内，同时确定了气液传质模型的模型参数．最后，基于数值模拟结果对不同表观液速下环流反应器内的流动和传质特性进行了分析．模拟结果显示随着表观液速增大，反应器内各级局部气含率、循环液速均增大，第1级内气泡平均尺寸减小，第2级内气泡平均尺寸基本不变．同时该反应器内级间形成明显的轴向浓度梯度，形成了级内全混流、级间平推流的流型．相比于间歇操作方式，连续操作时反应器的传质系数增加，且传质系数随表观气速的增加而增加，随表观液速的增加变化不明显．

关键词

环流反应器 / 气液两相流 / 气液传质 / 计算流体力学 / 气泡群