超臨界水氧化水膜反應器熱動力特性研究.pdf

1、山東大學博士學位論文超臨界水氧化水膜反應器熱動力特性研究姓名：陳守燕申請學位級別：博士專業(yè)：熱能工程指導教師：馬奉承元20110515山東大學博十論文產物成分、反應器內軸向溫度分布、物料有效停留長度和有效停留時間的影響。從系統(tǒng)處理效果和能力、穩(wěn)定運行及節(jié)能角度出發(fā)，確定了適宜的操作參數。試驗研究結果表明：有機物TOC去除率依賴于反應最高溫度和物料在反應器內的有效停留時間，為獲得高于99％的TOC去除率，有效停留時間應保持在15s以上。反

2、應器入口甲醇溶液溫度是影響反應器內是否發(fā)生超臨界水氧化的關鍵。本系統(tǒng)中只有在入口甲醇溶液溫度高于369℃時，超臨界水氧化反應才得以進行，此時TOC降解效率超過了99％。甲醇溶液濃度和反應最高溫度存在線性的函數關系，隨著濃度的升高，反應最高溫度和ToC的去除率隨之升高。濃度≤2％時，反應最高溫度低于500℃，停留時間小于15s，甲醇不能完全降解。而濃度增加到8％時，反應最高溫度迅速增加到700℃以上。濃度過高，反應器內頂端存在的過熱現象不

3、利用反應器的長期運行，最終選擇試驗系統(tǒng)比較適宜的甲醇溶液濃度應為4％～6％。甲醇溶液流量的升高，導致物料的有效停留時間顯著下降，甲醇降解不完全。試驗系統(tǒng)廢液流量在小于14kg／h時，TOC降解效率均能達到9906。蒸發(fā)度和反應器入口中層蒸發(fā)水溫度對反應器內軸向溫度分布以及TOC的降解效率影響很小。本試驗系統(tǒng)蒸發(fā)度在004“008范圍內，中層蒸發(fā)水入口溫度即使降至105℃，ToC去除率也達到了99％以上。隨著上層蒸發(fā)水溫度的升高，物料有效

4、停留時間增加，上層蒸發(fā)水溫度只有高于285℃時方能獲得99％以上的TOC降解效率。由于在試驗過程中難于實現反應器內徑向溫度的精確測量，也沒法實現水膜厚度的在線測量，本文根據水膜反應器內物質的流動和反應特點，確定了適合的物理模型和數學模型，利用FLUENT62軟件對水膜反應器內的溫度場分布和水膜厚度分布進行計算研究。本文模擬中的流動模型采用RNGk噸模型，化學反應采用單步的甲醇氧化反應，反應速率由薄層有限速率／渦耗散模型控制，多孔區(qū)域內的