滴際混合

基本信息

多相反應過程中分散相的液滴之間的碰撞、合併和再分散的過程,是反應器傳遞過程之一。與此相似的是泡際混合,兩者常統稱為滴(泡)際混合。當液滴(或氣泡)間反應物濃度不同時,滴(泡)際混合一般會影響反應結果。

在間歇反應器中,由於滴(泡)大小不均而引起傳質條件的差異,會使各液滴(氣泡)的轉化率和反應物濃度各不相同。在連續反應器中,除傳質條件差異外,返混也會造成這種濃度差異。滴(泡)際混合則促使各液滴(氣泡)的濃度趨於均勻。對於一級反應,滴(泡)際混合不影響反應結果;對低於一級的反應,滴(泡)際混合會使反應加速;高於一級者,滴(泡)際混合會降低表觀反應速率。對零級反應,滴(泡)際混合也會提高表觀反應速率,這是因為反應完全的液滴(氣泡)與低轉化率的液滴(氣泡)的混合會使前者重新參與反應。

滴(泡)際混合的研究,始於20世紀50年代末和60年代初。目前,理論上已可預測滴(泡)際混合頻率和液滴(氣泡)直徑分布等因素與表觀反應速率之間的關係。但滴(泡)際混合頻率和液滴(氣泡)直徑分布都難以進行實驗測定和定量描述,而且在連續反應器中表觀反應速率還與返混密切相關。因此,有實用價值的只是就滴(泡)際混合的兩種極限情形,即滴(泡)際完全混合(M)和滴(泡)際無混合(S),對表觀反應速率的影響所作的分析。全混流釜式反應器中,若進口濃度下的反應速率為滴際混合,反應時間為τ,兩種極限情況下,滴(泡)際混合程度對簡單眼應轉化率x 的影響(見圖)為:反應級數n越接近於1,轉化率越低,則滴(泡)際混合對反應結果的影響越小。

滴際混合滴際混合
實際反應器中的滴(泡)際混合程度,總是介於兩種極限情形之間。通常有兩種處理方法:按與實際混合程度比較接近的極限情況處理;或按比較安全的極限情況處理。後者指對級數高於1的簡單眼應,按滴(泡)際完全混合處理;對級數低於1的簡單眼應,按滴(泡)際無混合處理。

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