蒽醌法雙氧水在結(jié)構(gòu)化反應(yīng)器中傳遞和反應(yīng)性能研究.pdf

1、獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和形式使結(jié)構(gòu)化反應(yīng)器具有多種優(yōu)于傳統(tǒng)反應(yīng)器的特點(diǎn):比表面積大、壓降和能耗低、可操作范圍廣、傳質(zhì)性能好及催化劑利用效率高等。結(jié)構(gòu)化反應(yīng)器通道尺寸較小，表現(xiàn)出來(lái)的傳遞和反應(yīng)性能與傳統(tǒng)反應(yīng)器有很大的差別。過(guò)氧化氫是一種重要的綠色化學(xué)試劑，廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、軍事和工業(yè)領(lǐng)域，蒽醌法是目前國(guó)內(nèi)外最重要也是應(yīng)用最廣泛的生產(chǎn)過(guò)氧化氫的方法。本研究采用計(jì)算流體力學(xué)的方法對(duì)微通道尺度下結(jié)構(gòu)化催化劑與反應(yīng)器內(nèi)蒽醌-氫氣體系的流體力學(xué)、傳質(zhì)及反應(yīng)性能進(jìn)

2、行了模擬研究。
　　首先采用商業(yè)CFD軟件VOF模型模擬研究了直徑為2mm的T型微通道內(nèi)蒽醌工作液-氫氣體系氣液兩相垂直向上流動(dòng)的流體力學(xué)性能。研究了不同表觀氣液進(jìn)口速率下反應(yīng)器微通道內(nèi)氣液兩相流型變化情況及流型分布圖。重點(diǎn)對(duì)泰勒流下微通道內(nèi)的速度壓力分布情況進(jìn)行了考察，并且研究了表觀氣液速率對(duì)泰勒氣泡長(zhǎng)度及液栓長(zhǎng)度的影響。
　　其次對(duì)單個(gè)泰勒單元內(nèi)蒽醌工作液-氫氣體系的冷模傳質(zhì)性能進(jìn)行了模擬研究，得到了泰勒單元內(nèi)速度場(chǎng)和濃

3、度場(chǎng)分布?？疾炝颂├樟飨赂鱾€(gè)因素對(duì)冷模狀態(tài)時(shí)液相體積傳質(zhì)系數(shù)的影響，即傳質(zhì)系數(shù)隨著氣泡上升速度和液膜長(zhǎng)度的增大而增大，隨著泰勒單元長(zhǎng)度和液膜厚度的增大而減小，并且在相同條件下，管徑越小，對(duì)氣液傳質(zhì)越有利。
　　最后模擬研究了單個(gè)泰勒單元內(nèi)蒽醌加氫過(guò)程的傳質(zhì)與反應(yīng)性能。蒽醌加氫反應(yīng)的進(jìn)行能夠進(jìn)一步強(qiáng)化氣液傳質(zhì)過(guò)程，此時(shí)液相體積傳質(zhì)系數(shù)為冷模模型的1-3倍。反應(yīng)主要發(fā)生在泰勒氣泡周圍的催化劑壁面處，泰勒氣泡上方反應(yīng)產(chǎn)物的濃度大于氣泡下