第11卷第6期 2011年12月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
三相浅层鼓泡塔颗粒悬浮特性
蔡清白1，载干策2
(1.上海华谊集团技术研究院，上海200241：2.华东理工大学化学工程联合国家重点实验室，上海200237)
VoL11 No.6 Dec.2011
摘要：研究了Φ383mm的浅层鼓泡塔内高径比(H/Dt)、气体分布器、固体浓度(C)对气含率和临界悬浮气速(Ugc）的影响.结果表明，当H/D<1.5时，随H/Dr增大，气含率增大，而Ug明显下降：当H/D>1.5时，气含率减小，U
减小，C,超过15%(o)时，Ug随C,变化不大，最后，推导得到U的经验关联式，可为工业反应器提供一定指导，关键调：浅层鼓泡塔；临界悬浮气速：气含率；高径比：气体分布器
文献标识码：A
中图分类号：TQ027.2 1前言
文章编号：1009-606X(2011)06-090106
此外，Petrovic等[10]、Kojima等[、Muthukumar等[1]
气-液两相或气-液-固三相鼓泡塔因其结构简单、便于操作等优点，在各种过程工业中广泛应用，如氧化反应、费托合成、生物发酵、废水处理等.三相鼓泡塔内的固体颗粒一般包括反应的催化剂、原料或工业产品等，为使催化剂发挥催化特性、防止颗粒沉降腐蚀反应器边壁或底部及保证产品出料顺利，应使固体颗粒处于完全悬浮状态，固体颗粒的临界悬浮气速是三相鼓泡塔设计和放大的重要参数
三相鼓泡塔中气相是其唯一能量来源，气体经底部分布器进入反应器，带动液相的满流运动，同时液相运动又将能量传递给固相，从而保证固体颗粒的离底悬浮，目前，已有许多学者对临界悬浮气速(U)进行了研究 Roy等"采用孔板分布器研究了颗粒大小、表面张力、液体速度和赖粒润湿性等对临界固含率H的影响，提出无因次化的经验关联式.Imakufu等[2)研究了固体浓度、分布器位置和塔底形状等对临界悬浮气速Ug的影响，认为大型鼓泡塔内塔底形状和分布器对U.有重大影响，但未做系统研究
Heck等[3认为鼓泡塔内的Ug存在迟滞效应.尤其值得指出的是，Joshi等[4-6]、Koide等[7-9]分别独立对鼓泡塔内U.进行了系统研究，包括单颗粒性质、物性、气体分布器、底部形状、导流简、塔径及多颗粒特性等，得出Ug与颗粒尺寸和密度无关，仅取决于单颗粒沉降速度VsNie、当高径比H/Dr=3~10时，液面高度H对U 几乎无影响、采用锥底及加入导流筒有利于降低Uge、可用单颗粒规律预测多颗粒混合物的U等一系列有用的结论，但对浅层鼓泡塔内悬浮特性仍缺少系统研究
在提升式鼓泡塔内研究了导流简结构对U的影响，证实加入导流简有利于降低临界悬浮气速
文献报道大多集中在普通鼓泡塔(H/D>5)内，气体分布器基本采用多孔板或筛孔板等截面均匀分散的气体分布器，对工业中常用的低高径比鼓泡塔(0.8150 mm)的实际规律，采用的孔板气体分布器也无法正确反映管式气体分布器的特性，本工作在塔内径383mm， H/D+=0.8~5的低高径比鼓泡塔内研究了高径比、管式分布器结构、固体浓度C,对气含率&和临界悬浮气速U. 的影响，得到U。的经验关联式，力求为大型工业多相
浅层鼓泡塔反应器的设计提供一定指导。 2实验
2.1实验装置与物料
实验装置为内径383mm、高2500mm的鼓泡塔反应器，为有机玻璃柱体，柱体底部为碟形，底部装有气体分布器，如图1所示，
实验采用空气-水-玻璃微珠三相体系，其中玻璃微珠密度p和直径dp分别为1560kg/m和154μm，对应的单颗粒沉降速度VsNe=8.45mm/s，固相浓度 C,=0~30%().静液层高度H=306~1915mm(H/D 0.8~5)，常温常压操作，气体分布器为单管和不同分布环直径、均匀分布的四管等管式气体分布器，管径d=21，
收稿日期：2011-0920，修回日期：2011-10-26
作者简介：蔡清白(1983-），男，浙汀T.省温州市人，博士，工程师，化学工程专业，E-mail:qbcai@shhuayitec.com:般干策，通讯联系人，
E-mal:gcdasa/ecust.edu.cn
万方数据