以亞硫酸銨水溶液的空氣氧化為研究對象,考察了微界面強化對該體系傳質與氧化過程的影響。在同一實驗平臺和操作工況下,對微界面強化與傳統(tǒng)鼓泡塔氧化過程的傳質和反應性能進行了實驗研究。利用高速攝像與壓差測量技術,分別對反應過程的空氣氣泡分布與氣含率變化進行了測定。結果表明,相較于傳統(tǒng)鼓泡塔空氣氧化反應器,微界面強化氧化反應器以微界面體系取代了傳統(tǒng)毫-厘米級宏界面,在不同鹽離子濃度與氧化氣量工況下均表現(xiàn)出了良好的強化效能。在微界面體系強化下,亞硫酸銨氧化過程氣含率大幅提升,相界面積增加十余倍,反應速率平均提升56.8%,實驗結論為微界面強化反應器的多相反應體系工業(yè)應用提供了一定的數(shù)據(jù)支撐。 

【文章來源】：化工學報. 2020,71(11)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

實驗裝置示意圖

MIR與BCR的反應實拍對比（0.13 mol/L,100 L/h)

不同亞硫酸銨濃度實驗條件下，微界面中氣泡粒徑要遠小于普通鼓泡塔，MIR氣泡d32最低為BCR體系的17.01%，最高僅有32.94%。MIR與BCR中都顯示出氣泡d32隨著亞硫酸銨初始濃度的升高而降低的趨勢，亞硫酸銨初始反應濃度從0.06 mol/L增加到0.13 mol/L時，MIR氣泡d32降幅達到59.27%,BCR氣泡d32粒徑降幅則是21.13%。可能的原因是，鹽濃度增加帶來的氣泡減小現(xiàn)象可歸結于電解質存在帶來的氣泡聚并抑制效應[18-20]。多相流體系內，單一溶液中加入電解質可導致氣泡分布與流體流型的顯著變化，學者對電解質種類、電位效應、離子吸附、離子強度等潛在原因進行了眾多研究調查，但受限于多相流的復雜體系與操作因素，其變化機理仍需進一步探究[20-23]。以起始濃度0.13 mol/L的亞硫酸銨溶液作為反應液，通氣量均為200 L/h時，MIR與BCR的氣泡粒徑分布如圖4所示。MIR粒徑分布主要集中于1000μm以下，峰值出現(xiàn)在500μm左右，分布規(guī)則接近文獻觀察的對數(shù)正態(tài)分布趨勢[24-27]。BCR氣泡尺寸主要集中在3000～5000μm區(qū)間，粒徑無規(guī)則分布程度較高。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]多相反應體系的微界面強化簡述[J]. 張志炳,田洪舟,張鋒,周政.  化工學報. 2018(01)
[2]氣液反應體系相界面?zhèn)髻|強化研究[J]. 張志炳,田洪舟,王丹亮,劉義榕,何健,齊敏,張鋒,羅華勛,丁維平,周政.  化學工程. 2016(03)
[3]電解質對溶液中氣泡大小的影響[J]. 胡華,朱德權,劉永民,杜建新,丁富新,袁乃駒.  清華大學學報(自然科學版). 1995(03)



本文編號：3212850