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                臭氧投加装配>式鼓泡反映器

                 
                     
                     
                     
                 

                    发生器供给的臭氧源可否获得充实操纵,是臭氧工程手艺职员研讨的首要课题,也是颠末长时辰的实际运转所堆集经历。经常操纵的投加体例有:鼓泡法、射流法、涡轮夹杂法、尼可尼夹杂法等体例。

                鼓泡法

                鼓泡法通俗有塔式鼓泡和池式鼓泡两种(又称汽 - 液反映器)。

                1.塔式鼓泡反映器

                    设想必须先斟酌总工艺今后,才能肯定一座气液打仗器(反映器)的尺寸。工艺是间歇的、半间歇的,仍是持续的?间歇处置是在打仗器内插手反映剂,反映后掏出产物的一种加工进程。这类体例可贵用于臭氧化,因为臭氧通俗请求持续供给,由此致使斟酌半间歇操纵。通俗半间歇臭氧化法式是将液体装入反映器,而后持续投加臭氧直到反映实现。持续处置是将反映剂同时插手和掏出。这类持续臭氧化处置的一个例子是饮水污染,此时臭氧气投加到水中,随水持续流过反映器槽。

                    有关工艺范例的决议要同臭氧反映器的挑选相分歧。挑选的气 - 液打仗器(反映器),在很大水平上受特定臭氧化反映的能源学和传质之间干系的限定。这一节制机理标明,在某种水平上该型打仗器能够操纵。若是臭氧接收带有快反映,须要有大的界面面积来增进臭氧传质,以是,能够优先选用填料塔。另外一方面,若是反映速度慢,从而大的液相容积(储液量)无益,鼓泡塔更有用。表 5-1 列出经常操纵气液打仗器(表内“转化”一词指反映剂转换到中间产物或终究产物的百分数,而不是指臭氧从气相向液相的转化)。

                表 5-1 气液体系打仗器及其特点

                类 型

                运转体例

                传 质

                优 点

                缺 点

                反映体例

                填料塔

                液体和蔼体彼此逆畅经由过程由填料构成的统一通道。持续运转

                杰出传质,随填料范例和蔼液流质变更

                运转范围广本事受强侵蚀的体系

                高贵,难以坚持温度散布。易梗塞

                气相或液相传质节制

                板塔

                液体和蔼体彼此逆畅经由过程板塔,持续运转

                杰出传质,同依气体品质而定的界面面积成比例

                运转范围广,易洗濯

                高贵、设想庞杂、易梗塞

                合适慢反映,中间逗留容积和大液体容积

                鼓泡塔

                气体分离成气泡,回升穿过液柱,能持续逆流或逆流,瓜代逆流,或频频逆流或逆流运转,能够是半批量的

                低传质,依界面面积而定,后者是气体流量的函数

                低能耗

                喷头能够梗塞,引发气泡的不平均散布,夹杂差。打仗时辰长

                请求大液体容积受反映速度节制的体系

                喷淋塔

                流体分离到含 O 3 的气体内

                借助大的界面面积有中等传质

                气相平均

                高能耗,固体物能梗塞喷嘴

                合适小储液量的快反映

                搅拌塔

                能持续,半批量或批量运转,操纵带机器搅拌的罐

                因为界面面积和蔼体储量可有中比及杰出传质,前者依气体流量及搅拌而定

                高度矫捷性,能处置固体,传热特点好

                搅拌须要能量,为获得所需转化,搅拌反映器须要最大实际容积

                受传质节制的反映

                放射器和涡轮

                气体和液体被加压或抽吸顺畅通太小孔隙

                传质和界面面积大

                夹杂好,打仗时辰短,打仗室小

                耗能

                合适长久液体滞留,传质限定的反映

                管道打仗器

                可逆流(凡是可用立管)或逆流运转

                如水流量高,在高气体流速下可得高传质

                易控温,低造价,易操纵

                须要能量,为增进气液打仗须要用牢固夹杂器

                合适长久液体滞留,传质限定反映

                    当设想一座气液体系时,设想者必须做多种斟酌。这些要斟酌的题目包含:气体和液体流量要知足出产规程、传质和化学反映干系;最初,选定一种将以最经济体例停止的气液打仗器和操纵体例。

                    在挑选气液打仗器进程中,须要考查以下一些参数对传质的影响:比界面面积 a ,传质系数 k L ,分离相的消融度,溶质的分离系数和分离相贮存量。其余直接影响传质的身分有:分离相外表速度,气泡直径和速度。一些研讨者还一一批评了为臭氧操纵的各类打仗器。这些参考文献可用来查阅设想公式。上面将对表 5-1 所列的打仗器赐与会商,并将提出通俗设想构思。

                1.1 填料塔

                    填料塔是立罐内装以填料,来分离气流和水流,并增进夹杂。用于气体污染的填料塔,凡是称作接收塔,通俗以气液逆流体例运转。从乙醇胺液中接收二氧化碳和硫化氢便是一例。

                    某些填料也能够起催化剂感化来增进反映。当三氧化二铁催化剂用于填料塔内,同惰性填料比拟,进步了臭氧氧化酚水溶液的臭氧操纵率。填料塔接纳逆流运转,可是带催化的填料塔逆流逆流操纵都能够。在后一种情况下同向升流和同向降流操纵都能碰着。升流可供给较好的气液夹杂,但会碰着压降较高和流量限定题目。同向降流以持续气相和分离液相体例经由过程催化填料,凡是称作“滴滤床反映器”。填料塔可供给大的界面面积,是以,它们合用于受传质节制的反映。它们不须要大的压降,但在运转范围方面几多有些受限定。因为液体和蔼体根基上在统一通道内经由过程塔填料,对有用运转来讲,液体和蔼体负荷的范围较窄。塔内能够发生伶仃温度偏离。

                    新型塑料填料可下降填料塔的用度,并可裸露于侵蚀性气体当中。现有多种填料型号可从中挑选,填料公司在供给 K a G 及其余设想数据方面是有赞助的。不过,应当熟悉到臭氧同多种增塑剂反映,保举的塑料资料在它们肯定操纵之前,应在有臭氧存在情况下加以实验。

                1.2 板式塔

                    板式塔比填料塔更贵,但可供给较宽阔的运转范围。气液逆流,同时液体在每层塔板是从头分派的,因为水流在全部塔高度标的目的平均地散布,是以,高通水量时可操纵大直径塔。塔板可设想为保障慢反映所须要的储液量,同时可为传质供给大界面面积。当追求一座有普遍运转矫捷性的板式塔时,阀板——可变孔径的穿孔塔板,是供接收塔操纵的抱负塔板型式。

                1.3 鼓泡塔

                    鼓泡塔向装满液体的塔内鼓气泡,是饮水消毒最经常操纵的臭氧反映器,夹杂的水平依气泡巨细和外表气体流速而定。鼓泡塔运转简略经济,极合用于高压臭氧化。为了节制温度,塔内可装配热互换器。

                    鼓泡塔也合用于化学反映速度节制的臭氧化反映,气体打仗时辰首要经由过程气泡回升速度和液柱高度予以节制。在气 - 液打仗体系中,鼓泡塔传质效力所受压力的影响,不像它在气 - 气打仗体系中那末大。

                在某些化学反映情况下,能投加催化剂颗粒构成一种絮体反映器。催化剂颗粒因气泡活动被坚持在悬浮状况,可是,催化剂颗粒也能引发喷头梗塞题目,出格是若是气流变成间歇的,或若是气泡回升速度太慢缺乏以坚持催化剂颗粒的悬浮。

                1.4 喷淋塔

                    在喷淋塔内液体被喷洒到多量含臭氧的气体中。这类体例抽水用度很高,可发生很大的界面面积。喷淋塔,因为短打仗时辰和高界面面积对刹时或疾速反映合用。它们为一些欧洲的处置厂多量操纵,并且在实验室实验中还发明它们有粉碎氰化物的才能。

                1.5 搅拌槽

                    搅拌槽(搅拌反映槽)可用于其间传质速度和化学反映速度为统一数目级的中速反映体例。搅拌槽为高气液储量供给一种经济的体例,以是,三种运转体例(间歇、半间歇和持续)都可操纵搅拌槽。持续向牢固容积废水供臭氧气的半间歇运转,已胜利地用于处置某些难降解财产废水。

                    以持续体例运转的搅拌槽,通俗又称作返混反映器。假设是完整夹杂,它将使全部反映器内成份平均,从而,出流成份与反映器内不异。对化学反映速度限定的反映体例来讲,其内的传质结果不较着,返混反映器设想用公式标明,它们须要最大的实际容积,以获得所需的化学转化水平。

                    搅拌速度对气液均衡的首要感化是改变界面面积。经由过程操纵强力搅拌,搅拌槽能靠近填料塔的界面面积,并能近似无搅拌鼓泡塔的界面面积。改变搅拌速度的体例,经常操纵于考证反映体例。当反映机理随增添搅拌感化(界面面积)从一种受传质限定的,改变到另外一种受反映速度限定的时辰,将可获得一条近似图 1 的中速反映曲线。

                   

                    因搅拌器耗损电能较着增添其运转用度是一错误谬误。不过,当气体被分离到液体内今后,下降了夹杂体的密度,所需搅拌电能也下降。夹杂勤奋率须要值最好操纵未加气的液体来测定。

                    搅拌槽的长处是夹杂及传热结果好。机器搅拌感化能使投加的催化剂坚持悬浮状况,从而改良絮体反映器的运转。因为搅拌感化极好的传热速度是能够的,不管夹套式或是嵌管式热互换器都可操纵,用后者可供给更好的传热结果。

                    韦斯特普( Weserterp )等和普林格尔和巴罗那( Frengle 和 Barona ),按照传质研讨为搅拌反映槽设想了规范机关情势。规范图型中经常操纵反映槽尺寸与直径的差别比例干系。这些比例可很轻易地将反映槽的范围从半出产性缩小到出产性装配。图2 给出规范搅拌反映槽机关图。

                    当须要高度夹杂时可用放射器和涡轮,可获得中到高度界面面积,并且在短打仗时辰内就能够实现疾速反映。

                    水泵可供给 1~10s 的逗留时辰。为了更高水平的夹杂或充实剪切以发生界面面积,能够操纵轴向夹杂器(管道夹杂器)。 为将臭氧化气吸入到流体内,也经常操纵文丘里反映器。它的首要长处是易装配,但会发生梗塞题目。

                1.6 管道反映

                    管道反映器能够用单根持续管道制成,也可用几根并联运转的管道制成,大大都接纳同向畅经由过程管道以获得活塞流。活塞流反映器的特点假设在直径标的目的完整夹杂,而在活动标的目的无分离可操纵。这就使得在垂直于流线的任一断面面积上的流速、温度和浓度散布都是相称的,唯独构成成份沿流程变更。对受化学反映速度节制的反映体例来讲,其内传质结果是不首要的,活塞流反映器设想公式标明,为获得所但愿的化学转换水平,它们须要的实际值最小。

                    因为要肯定气 - 液流线图型是很庞杂的,管道反映器很难设想用于气液反映。西奇( Cichy )等及雷斯( Rase )给出管道反映器 25 种能够活动体例的会商,操纵巴克尔( Baker )和戈维尔( Gorier )图来估计流线图型已获得某些胜利。

                    气液管道反映器首要因为它们的用度低、易扩建和杰出的传热特点而被接纳。在卧式管道反映器中经常操纵紊流增进夹杂并给出活塞流状况。在这类情况下,为从头往液体内分派气体,轴向牢固夹杂器正在变得风行起来。这类装配是将一些牢固机关装在管道内,它们迫使同向流的气体和液体经由过程曲折通道,从而不时增添两流体间的外表彼此感化。既然这些嵌装的元件在管内是牢固不动的,它们保障夹杂水平并传质加强到这类境界,都是因为受经由过程管道两种流体流速的影响。若是液体流速很慢,到达的传品质靠近用两不异向流运转的管道打仗器内能够获得的传品质。理查兹( Richards )等用牢固夹杂器研讨了臭氧向水中的传质,并报道改良后的传质跨越通俗的管道反映器。

                    化学财产中最经常操纵的立式管道反映器是湿壁塔,在塔内,液沿袭塔内壁向下活动,在塔中间,气体能够同向或逆向活动。这些反映器用于特别发烧化学反映极好,但因为无穷的界面面积而仅限于刹时反映操纵。湿壁塔少少用于臭氧反映,因为仅仅多数臭氧反映是高发烧的。这是因为臭氧反映常常是处在低浓度下并且是被浓缩到某种溶剂内的原因。

                    在这些开端实验中含臭氧氛围是轮回经由过程实验装配的,并且一局部未经经由过程多孔分离元件即被分化。这是因为几种身分包含光的影响的气流的搅动形成的。以是,斟酌到为浓度比拟用,在经由过程分离器或未经由过程分离器的出口地方量测到的那些浓度必须是切确的。

                 
                     
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