[发明专利]一种蒽醌法制双氧水体系中微气泡强化的评测方法

权利要求书

1.一种蒽醌法制双氧水体系中微气泡强化的评测方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、建立氧化反应方程式；

蒽醌法的氧化工段包括：2-乙基四氢氢蒽醌与氧气反应生成双氧水，化学方程式为：

2-乙基四氢氢蒽醌和氧气反应的反应速率方程式为：

-r_B＝k_rC_AC_B (2)

式(2)中，k_r为反应速率常数，单位m³/(mol·s)；C_A、C_B分别为液相中2-乙基四氢氢蒽醌和氧气的浓度，单位mol/m³；

b、构建反应气体的宏观反应动力学方程；

使氧化反应过程中氧气在气液膜中的传质速率和液相中的反应速率相等，得到方程式：

k_Ga(P_B/H_B-C_Bi)＝k_LaE_B(C_Bi-C_B)＝k_rC_AC_B (3)

求解方程式(3)得到：

式(4)中，r_B为氧气的宏观反应速率，单位mol/(m³·s)；k_G、k_L分别为气膜、液膜传质系数，单位m/s；a为气液相界面积，单位m²/m³；E_B为氧气的反应增强因子；P_B为气泡内气相主体中氧气分压，单位Pa；H_B为氧气的亨利系数，单位Pa·m³/mol；

式(4)中的k_G、k_L和a与反应体系的气泡直径d₃₂的关系分别为：

式(5)中，t₃₂为气泡停留时间，单位s；设反应器操作液位为H₀，则：

t₃₂＝H₀/υ₃₂ (8)

式(6)中，v_s为气泡滑移速度，单位m/s，计算公式为：

式(7)～(9)中，v₃₂为气泡群上升速度，单位m/s，计算公式为：

式(10)中，ω₀为无限大静止液体中单个气泡的上升速度，单位m/s，计算公式为：

式(11)中，Mo为Morton数，是无量纲参数，描述气泡在液相中移动时的外形，Mo＝gμ_L⁴/(ρ_Lσ_L³)；d_e为无量纲气泡直径，d_e＝d₃₂(ρ_Lg/σ_L)^1/2；K_b为与体系物性相关的常数，K_b＝K_b0Mo^-0.038，对于有机溶剂或混合物，K_b0＝10.2，若K_b＜12，则按K_b＝12计算；常数c和n依据实际体系的特征取相应经验值；

c、构建氧气的反应增强因子E_B的数学表达式；

2-乙基四氢氢蒽醌与氧气反应生成双氧水的反应体系的Ha数为：

Ha数为Hatta的缩写，是无量纲参数，表征液膜内反应气体分子最大可能的转化速率与最大传质速率的相对大小的Hatta数，表示反应和传质的相对强弱；

E_∞为：

E_∞表示离气液接触面无穷远的液相主体反应对传质的增强作用；

则反应增强因子E_B的表达式为：

d、构建液相中各反应组分浓度的计算方法，计算液相中各反应组分浓度；

设定反应器为平推流反应器，则对于组分2-乙基四氢氢蒽醌A和氧气B，得到：

同时根据气相中氧气和氮气I的分压和摩尔流量的关系得到：

依据入口处的F_B和C_A，联立方程(3)、(5)～(14)和(17)，求出入口处C_B，根据方程式(15)和(16)求出轴向任意位置液相中的C_A和C_B。