论文部分内容阅读
本文针对课题组提出的用于处理低品位铝土矿和赤泥的“钙化-碳化法”中核心环节-碳化过程进行研究,加压碳化是涉及气-液-固三相的浆态反应过程,因此气-液-固反应器成为该新方法的核心设备,本课题组创新性的设计并制作了新型碳化反应器,通过基于相似原理建立的水模型实验,在空气-水-玻璃珠和C02-NaOH水溶液体系中,使用高速摄像机拍照,采用图像分析的方法,研究表观气速、表观液速、反应器高径比和不同高度下气液两相混合规律;并研究了不同操作条件下碳化反应器中的气含率、固含率和CO：吸收速率,反映出碳化反应器中气体的搅拌和气泡微细化效果,得到以下结论：(1)由水模型的图像分析可知,碳化反应器中气泡较小,气液混合效果非常好,随着表观气速、表观液速和高径比增大,其气泡微细化效果越来越好。在同一个反应器中,其中部气泡微细化效果最好。(2)反应器内表观气速越大气含率也越高,表观液速的增大使气含率略有降低,随液固比和高径比的增大气含率也逐渐变大,通过量纲分析的方法,得到在本实验条件下气含率的准数方程关联式为：εG=3.97×e-7n0.550m0.8674(Ugρgd1/μg)0.996(ULρld2/μl)-(3)反应器中心轴线的处的固含最为均匀且轴向位置分布变化不大,而其他径向位置处的固含的轴向变化从底部到顶部呈现先降低后升高的趋势。表观气速对固体颗粒在反应器轴向中部的分布影响不大,当气速低于7.07m·s-1时,因反应器内气体吸力不足而使固体颗粒在轴向分布从底部到顶部越来越少。表观液速对固含的影响仅在反应器顶部靠近溢流管的部位比较大。(4)容积传质系数随表观气速增大而增大,CO：利用率随表观气速增大而逐渐减小,但是不成线性关系下降;低气体流量下,容积传质系数在表观液速增加的条件下反而变小,同时CO：利用率也随表观液速增大而减少;高气体流量下容积传质系数和CO：利用率随表观液速增大变化不大;容积传质系数随高径比增大而减小,CO：利用率随高径比增大而减小。在本实验条件下,容积传质系数准数方程可以表示为在小气体流量下,容积传质系数准数方程为在大气体流量下,容积传质系数准数方程为(5)通过以上研究可以得到在钙化渣碳化过程的水模型实验中,在表观气速为21.23m·s-1、表观液速为1.769m·s-1、液固比为20：1和高径比为5时,碳化反应器中气泡微细化效果、气液固三相混合效果以及CO2吸收效果最佳。