[发明专利]一种提高耗氧体系氧传质的方法

说明书

本发明属于本发明属于化工生产技术领域，公开一种提高耗氧体系氧传质的方法，配制0.5L浓度为0.1mol/L的亚硫酸钠溶液；升高体系温度到预定温度，用氮气对溶液进行脱气处理；加入有机物载氧介质，在搅拌状态下以1L/min的速度通入O₂，反应一段时间；用碘量滴定法测定溶液中剩余Na₂SO₃含量，用差量法计算出亚硫酸钠转化率。该方法有效提升反应体系氧传质效率，操作方法简单，成本低，并可应用于大部分的气‑液耗氧体系中。本发明利用有机物载氧介质更高的氧溶解度及化学势梯度进行氧传质，减小了气液传质阻力，从而提高耗氧体系的化学反应速率。

技术领域

本发明属于化工生产技术领域，尤其涉及一种提高耗氧体系氧传质的方法。

背景技术

目前，对于化工生产中一些有氧参与的气-液反应，如一些聚合反应、氧压浸出反应及其他利用氧气的氧化还原反应，由于氧气在水溶液中的溶解度很低，在室温标准大气压下，氧在水中的溶解度仅为5.8m l/L。对于一些有氧参与的气液反应，由于氧在水中的溶解度和扩散系数较低，氧的传质成为限制耗氧反应速率的关键因素，一般化工生产中通过增大气相压力提高氧在水中的溶解度，增强传质；提高体系反应温度以提高耗氧反应的化学推动力，也可以强化气体扩散；通入高纯氧、提高搅拌速度来提高耗氧反应的氧气利用率。这些方法本质上是提高反应体系能量，加速耗氧反应的进行，然而其生产成本较高，反应条件苛刻，对反应设备的性能要求很高，设备使用寿命低，如何有效提高氧传质(OMT)一直是生物化学、石油化工等领域尤其是强化气-液反应过程非常重要的研究领域。

有机物载氧介质是指与水不互溶，且比水有着更高的氧溶解度，在搅拌作用下，有机相与水相形成悬浊液，细小的液珠有着高的传质界面面积，由于其含氧浓度更高，在耗氧体系传质过程中有着更高的化学势梯度，有效降低气液传质阻力，提高氧气利用效率。

目前，有机物载氧介质主要应用于生物发酵体系中，常用的载氧介质有正己烷、甲苯、油酸、正十二烷等有机溶液，已被用于在发酵培养基中提高氧传质，且取得了较好的效果。贾士儒研究了不同载氧介质对一些发酵体系的作用；林琳人研究了氧载体在黄原胶发酵中的应用，通过研究得出发酵系统由于供氧不足，导致黄原胶产率受到影响，实验研究通过添加载氧介质(大豆油、正己烷、正十二烷)对发酵体系的影响，得出结论黄原胶产率能够提升40％；梁新乐人研究了氧载体对酵母虾青素合成的促进影响，得出结果添加载氧介质可使虾青素产率提升30％左右，但有机物载氧介质很少应用在化工中的耗氧反应上，其对有氧参与的气-液反应氧传质的作用研究较少。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有技术中，化工生产过程有氧气参与的耗氧体系反应条件苛刻、生产成本高。

(2)现有技术中，氧传质限制了耗氧反应速率，使得耗氧反应效率比较低。

(3)现有技术中反应条件的苛刻，对设备的要求比较高，而且生产设备使用寿命比较短。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种提高耗氧体系氧传质的方法。利用本发明能显著提高耗氧体系氧传质速率，提高氧化反应效率，使反应可以在较温和的条件下达到高的氧传质效率，从而降低生产成本。

本发明是这样实现的，一种提高耗氧体系氧传质的方法包括：在耗氧体系加入有机物载氧介质，并在搅拌作用下使耗氧体系形成悬浊液，有机物载氧介质形成细小的液珠分散在耗氧体系中，增大氧传质的界面面积以及增加气液传质途径。

进一步，所述提高耗氧体系氧传质的方法包括以下步骤：

步骤一，配制亚硫酸钠溶液；

步骤二，升高耗氧体系温度到预定温度，用氮气对溶液进行脱气处理；

步骤三，加入有机物载氧介质，在搅拌状态下通入O₂，进行反应；