Главная > Разное > Газожидкостные реакторы
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

14. Массообмен в газлифтных аппаратах

Трубчатые газлифтные реакторы относятся к аппаратам, при расчете и проектировании которых можно воспользоваться методом элементного моделирования. Суть его заключается в том, что результаты исследований массообмена, полученные на модели с одной барботажной трубой, распространимы на все трубы промышленного реактора, если них сохраняется гидродинамическая обстановка модельных испытаний. Это условие существенно облегчает методику эксперимента, позволяя использовать в качестве объекта исследований двухтрубную модель аппарата (см. рис. 48).

Изучение массообмена на такой модели проводилось Якушкиным [96] при каталитическом окислении сульфита натрия кислородом воздуха. Диаметр барботажной трубы изменялся от 40 до а длина от 2 до Для проверки влияния скорости жидкости на массообмен в циркуляционной трубе в некоторых опытах устанавливалась диафрагма, изменяющая кратность циркуляции при неизменном расходе газа в барботажной трубе. Приведенная скорость газа в этой трубе составляла Эффективность массообмена оценивалась объемным коэффициентом массопереноса

где количество кислорода, перешедшего из газовой фазы в жидкую за время — средняя движущая сила процесса,

В результате этих исследований установлено, что величина не зависит от условий входа газа в барботажную трубу и от высоты.

Поскольку свойства системы газ—жидкость не изменялись в процессе эксперимента, окончательный его результат был представлен в виде зависимости

Здесь следует обратить внимание на одну особенность уравнения . Оно содержит такой параметр, как зависящий помимо скорости газа еще и от скорости циркулирующей жидкости. Однако кажущееся влияние скорости жидкости на

массоперенос исчезает, если для оценки эффективности процесса взять отношение отнести поверхность контакта фаз не к объему газожидкостей смеси, а к объему находящейся в ней жидкости.

Анализ массообмена и кинетики химческих превращений в реальных процессах затруднен тем, что нет надежных рекомендаций для коэффициентов массопередачи и константы скорости реакции. Поэтому при расчете промышленных газлифтных реакторов приходится ориентироваться на экспериментальные данные, полученные на модели аппарата в условиях, близких к производственным.

Если в уравнение (11.55) ввести выражение для то оно приводится к виду

Интегрируя это уравнение с учетом величины можно для простых реакций получить аналитические зависимости изменения концентрации реагирующего вещества в жидкости во времени. Сопоставлением этих зависимостей с экспериментальными данными нетрудно установить значения Покажем это на простом примере.

Рис. 60. Выходные кривые окисления керогена сланца при следующих значениях

На рис. 60 приведены результаты окисления кислородом воздуха реакционной массы, представляющей собою водно-щелочную суспензию концентрата сланца, содержащего 25% органической части — керогена.

Окисление проводилось при температуре 210° С и давлении (36 атм). Несмотря на наличие твердой фазы, осложняющей механизм реакции, основные ее закономерности формально укладываются в рамки анализа, приведенного в п. 6.

При скорости газа в барботажной трубе изменение количества окисленного керогена пропорционально времени окисления что свидетельствует о протекании реакции в диффузионном режиме. При реакция переходит в диффузионно-кинетический режим, и, наконец, при наступает кинетический режим. В этом режиме, согласно кривой 3, глубина окисления керогена с (в долях от начальной концентрации будет характеризоваться при уравнением

где время индукционного периода реакции.

Если проинтегрировать уравнение при условии (11.56) и то получим

Из уравнений и нетрудно определить константу скорости реакции

Интеграл уравнения при условии (11.58) дает выражение

сопоставляя которое с уравнением прямой 1, можно определить коэффициент массопередачи в лабораторном реакторе и пересчитать его по уравнению на условия работы промышленного аппарата.

Изложенный выше метод физического моделирования газлифтных аппаратов применим для простейших одностадийных реакций или реакций, в которых одна из стадий протекает с малой скоростью, лимитирующей общую скорость химического превращения. Более сложные химические реакции требуют для анализа специальных методов математического моделирования [30, 89].

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление