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臭氧水汽混合——管道反應器

發布者：lyep 發布時間：2015-12-24

管道反應器可以用單根連續管道制成，也可用幾根并聯運行的管道制成，大多數采用同向流通過管道以獲得活塞流。活塞流反應器的特征假定在直徑方向完全混合，而在流動方向無擴散可利用。這就使得在垂直于流線的任一斷面面積上的流速、溫度和濃度分布都是相等的，惟獨組成成分沿流程變化。對于受化學反應速率控制的反應方式來說，其內傳質效果是不重要的，活塞流反應器設計公式表明，為獲得所希望的化學轉換程度，它們需要的理論值最小。

由于要確定氣-液流線圖型是很復雜的，管道反應器很難設計用于氣液反應。西奇（Cichy）等及雷斯（Rase）給出管道反應器25種可能流動方式的討論，利用巴克爾（Baker）和戈維爾（Gorier）圖來預計流線圖型已取得某些成功。

氣液管道反應器主要由于它們的費用低、易擴建和優良的傳熱特性而被采用。在臥式管道反應器中常用紊流促進混合并給出活塞流狀態。在這種環境下，為重新往液體內分配氣體，軸向固定混合器正在變得流行起來。這種裝置是將一些固定構造裝在管道內，它們迫使同向流的氣體和液體通過迂回通道，從而不斷增加兩流體間的表面相互作用。既然這些嵌裝的元件在管內是固定不動的，它們保證混合程度并傳質增強到這種地步，都是由于受通過管道兩種流體流速的影響。如果液體流速很慢，達到的傳質量接近用兩相同向流運行的管道接觸器內可能得到的傳質量。理查茲（Richards）等用固定混合器研究了臭氧向水中的傳質，并報道改善后的傳質超過一般的管道反應器。

化學工業中最常用的立式管道反應器是濕壁塔，在塔內，液相沿塔內壁向下流動，在塔中心，氣體可以同向或逆向流動。這些反應器用于特殊發熱化學反應極好，但由于有限的界面面積而僅限于瞬時反應使用。濕壁塔極少用于臭氧反應，因為僅僅少數臭氧反應是高發熱的。這是由于臭氧反應往往是處在低濃度下并且是被稀釋到某種溶劑內的緣故。

在這些初步試驗中含臭氧空氣是循環通過試驗裝置的，而且一部分未經通過多孔擴散元件即被分解。這是由于幾種因素包括光的影響的氣流的攪動造成的。所以，考慮到為濃度比較用，在通過擴散器或未通過擴散器的出口處所量測到的那些濃度必須是精確的。

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