鼓泡塔中流動(dòng)與傳遞參數(shù)的檢測(cè).pdf

1、精對(duì)苯二甲酸(PTA)是聚酯工業(yè)的重要原料,目前主要采用對(duì)二甲苯(PX)的空氣氧化法生產(chǎn),國(guó)內(nèi)PTA生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)有技術(shù)及設(shè)備全部依賴進(jìn)口.為了獲得具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PTA核心技術(shù),我課題組開(kāi)發(fā)了以鼓泡塔為特征的新型氧化反應(yīng)器.與傳統(tǒng)的攪拌釜相比,鼓泡塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工成本與難度較低,設(shè)計(jì)與制造均較容易國(guó)產(chǎn)化.本論文針對(duì)自主開(kāi)發(fā)的鼓泡塔氧化反應(yīng)器進(jìn)行相關(guān)的冷模實(shí)驗(yàn)研究. 本文的主要內(nèi)容包括: 1、針對(duì)PX氧化反應(yīng)所特有的高氣

2、速、高固含率和大塔徑等特點(diǎn),采用電導(dǎo)探針、Pavlov管和亞硫酸鈉氧化法等測(cè)定了氣液兩相和氣液固三相體系下,不同直徑的鼓泡塔反應(yīng)器中流場(chǎng)分布和質(zhì)量傳遞的相關(guān)參數(shù),為鼓泡塔反應(yīng)器的反應(yīng)器模型化和工業(yè)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ).研究發(fā)現(xiàn): (1)隨著表觀氣速的增加,局部氣含率明顯增加;塔徑的增加使徑向上的氣含率分布更平坦;隨著固含量的增加,局部氣含率減小. (2)隨著表觀氣速和塔徑的增加,液速分布更為陡峭;固體的存在阻礙了氣液相運(yùn)動(dòng).在

3、液體流動(dòng)轉(zhuǎn)折點(diǎn)r/R=0.7的位置湍動(dòng)最劇烈;隨著氣速和塔徑的增加,湍流脈動(dòng)強(qiáng)度增強(qiáng);在高固含量下,湍流脈動(dòng)加劇. (3)塔內(nèi)存在接近于塔內(nèi)徑的最大渦旋,塔徑的增加使含能尺度的渦旋尺寸增加,而氣速對(duì)渦旋尺寸的影響不大;高頻和低頻尺度的能量隨著氣速和塔徑的增大而增加,含能尺度區(qū)間的能量占總能量的97﹪以上. (4)隨著表觀氣速和塔徑的增加,液相體積傳質(zhì)系數(shù)明顯增加;固含量對(duì)傳質(zhì)系數(shù)的影響可以忽略. 2.鑒于鼓泡塔反

4、應(yīng)器在工業(yè)放大過(guò)程中,將出現(xiàn)軸向液速?gòu)较蚍植几鼮槎盖?塔中心處氣含率過(guò)高等不利于傳質(zhì)和反應(yīng)的特點(diǎn),提出了在鼓泡塔內(nèi)設(shè)置阻尼內(nèi)構(gòu)件的方法來(lái)抑制塔中心過(guò)高的流速,根據(jù)這一思路開(kāi)發(fā)出帶阻尼內(nèi)構(gòu)件的新型鼓泡塔專利技術(shù). 結(jié)論包括: (1)阻尼內(nèi)構(gòu)件可有效的改善軸向液速的徑向分布;采用一維擬均相模型可較好的描述內(nèi)構(gòu)件的阻尼作用. (2)內(nèi)構(gòu)件的加入也使局部氣含率的徑向分布更為平坦;氣速和塔徑對(duì)帶內(nèi)構(gòu)件的鼓泡塔中局部氣含率分