超臨界水氧化水膜反應(yīng)器熱動力特性研究.pdf

1、山東大學(xué)博士學(xué)位論文超臨界水氧化水膜反應(yīng)器熱動力特性研究姓名：陳守燕申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：熱能工程指導(dǎo)教師：馬奉承元20110515山東大學(xué)博十論文產(chǎn)物成分、反應(yīng)器內(nèi)軸向溫度分布、物料有效停留長度和有效停留時間的影響。從系統(tǒng)處理效果和能力、穩(wěn)定運行及節(jié)能角度出發(fā)，確定了適宜的操作參數(shù)。試驗研究結(jié)果表明：有機物TOC去除率依賴于反應(yīng)最高溫度和物料在反應(yīng)器內(nèi)的有效停留時間，為獲得高于99％的TOC去除率，有效停留時間應(yīng)保持在15s以上。反

2、應(yīng)器入口甲醇溶液溫度是影響反應(yīng)器內(nèi)是否發(fā)生超臨界水氧化的關(guān)鍵。本系統(tǒng)中只有在入口甲醇溶液溫度高于369℃時，超臨界水氧化反應(yīng)才得以進行，此時TOC降解效率超過了99％。甲醇溶液濃度和反應(yīng)最高溫度存在線性的函數(shù)關(guān)系，隨著濃度的升高，反應(yīng)最高溫度和ToC的去除率隨之升高。濃度≤2％時，反應(yīng)最高溫度低于500℃，停留時間小于15s，甲醇不能完全降解。而濃度增加到8％時，反應(yīng)最高溫度迅速增加到700℃以上。濃度過高，反應(yīng)器內(nèi)頂端存在的過熱現(xiàn)象不

3、利用反應(yīng)器的長期運行，最終選擇試驗系統(tǒng)比較適宜的甲醇溶液濃度應(yīng)為4％～6％。甲醇溶液流量的升高，導(dǎo)致物料的有效停留時間顯著下降，甲醇降解不完全。試驗系統(tǒng)廢液流量在小于14kg／h時，TOC降解效率均能達到9906。蒸發(fā)度和反應(yīng)器入口中層蒸發(fā)水溫度對反應(yīng)器內(nèi)軸向溫度分布以及TOC的降解效率影響很小。本試驗系統(tǒng)蒸發(fā)度在004“008范圍內(nèi)，中層蒸發(fā)水入口溫度即使降至105℃，ToC去除率也達到了99％以上。隨著上層蒸發(fā)水溫度的升高，物料有效

4、停留時間增加，上層蒸發(fā)水溫度只有高于285℃時方能獲得99％以上的TOC降解效率。由于在試驗過程中難于實現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)徑向溫度的精確測量，也沒法實現(xiàn)水膜厚度的在線測量，本文根據(jù)水膜反應(yīng)器內(nèi)物質(zhì)的流動和反應(yīng)特點，確定了適合的物理模型和數(shù)學(xué)模型，利用FLUENT62軟件對水膜反應(yīng)器內(nèi)的溫度場分布和水膜厚度分布進行計算研究。本文模擬中的流動模型采用RNGk噸模型，化學(xué)反應(yīng)采用單步的甲醇氧化反應(yīng)，反應(yīng)速率由薄層有限速率／渦耗散模型控制，多孔區(qū)域內(nèi)的