氣升式內(nèi)循環(huán)生物流化床混合與氧傳質(zhì)特性研究.pdf

1、本文從混合特性與氧傳質(zhì)特性兩個方面對氣升式內(nèi)循環(huán)生物流化床進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究.具體包括以下四部分內(nèi)容.Ⅰ.用脈沖示蹤法測定鼓泡塔和氣升式內(nèi)循環(huán)生物流化床的停留時間分布,并用四種模型對兩種反應(yīng)器的混合特性作了模擬比較.結(jié)果表明,增加內(nèi)循環(huán)管,使系統(tǒng)停留時間分布得到改善,強(qiáng)化了流體流動,提高了混合效果.多參數(shù)模型較單參數(shù)模型能顯著反映出兩種反應(yīng)器的混合特性差別,移位對數(shù)正態(tài)分布函數(shù)模型對實(shí)驗(yàn)值的吻合程度優(yōu)于組合模型.Ⅱ.用脈沖示蹤法測定氣升式內(nèi)

2、循環(huán)生物流化床的停留時間分布,分析載體含量、氣流量、液流量對t與σ<'2><,θ>、全混流區(qū)體積分率w和短路流物料分率f的影響.結(jié)果表明,載體含量和氣流量的增大對t與w產(chǎn)生負(fù)影響,對σ<'2><,θ>與f產(chǎn)生正影響;液流量對各模型參數(shù)的影響不穩(wěn)定.Ⅲ.建立反應(yīng)器CSTR-PFR流動模型,用負(fù)階躍法測定不同操作條件下的系統(tǒng)停留時間分布,分析載體含量與氣流量對全混流區(qū)體積分率w<,1>、平推流區(qū)體積分率w<,2>、死區(qū)體積分率(1-w<,1

3、>- w<,2>)和全混流區(qū)物料分率f<,1>、平推流區(qū)物料分率f<,2>、短路流分率(1-f<,1>-f<,2>)的影響.結(jié)果表明,在較低氣流量時,氣流量的提高加強(qiáng)了攪拌作用,有助于流體混合,系統(tǒng)接近全混流,而在較高氣流量時氣流量的提高卻使系統(tǒng)越來越接近平推流;(1-f<,1>-f<,2>)隨氣流量的增大而增大,(1-w<,1>-w<,2>)也呈增大趨勢.隨著載體含量的增大,f<,1>與w<,1>是逐漸減小的;f<,2>呈增大趨勢,w

4、<,2>則隨之減小,(1-f<,1>-f<,2>)隨之增大,(1-w<,1>-w<,2>)顯著增大.驗(yàn)證結(jié)果表明,本文所建模型能較好地反映出反應(yīng)器內(nèi)流體的流動混合特征.Ⅳ.用YSI-58型溶氧儀測定氣升式內(nèi)循環(huán)生物流化床內(nèi)的溶解氧濃度,分析操作參數(shù)變化對氧傳質(zhì)系數(shù)的影響規(guī)律.結(jié)果表明,氧傳質(zhì)系數(shù)隨著載體含量的增加先增后減,隨著氣流量和液流量的增大而增大.在本實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),得出最適宜操作條件:載體含量為3﹪~6﹪、氣流量為180L/h左右、