[发明专利]微界面强化反应器反应速率构效调控模型建模方法

权利要求书

1.一种微界面强化反应器反应速率构效调控模型建模方法，其特征在于，包括：

获取微界面强化反应器反应体系工艺条件，包括催化剂、温度、压力、物料配比；计算气液反应反应速率；

基于Levenspiel的理论，多相体系的反应速率由下式表示：

其中，r_A为反应物A的反应速率；H_A为反应物A的亨利常数；k_G、k_L、k_S分别为气侧、液侧及液固传质系数；a、a_S分别为气液相界面积、液固相界面积；k_A为基于反应速率r_A的一级本征反应速率常数；为催化剂颗粒内部溶剂B的平均浓度；χ_A为反应速率常数k_A时的一级本征反应有效因子，表征因催化剂孔扩散导致的反应速率降低的程度；f_s为催化剂装载率；P_G为气泡内压；

选定χ_A＝1；是催化剂表面溶剂的浓度，在数量上与f_s形成反向对应关系，即有：

忽略式(1)分母第三项，将气液反应反应速率方程简化为：

P_G表示为：

式中，ρ_L为液体密度；H₀为反应器内初始液位高度；d₃₂为反应器内气泡Sauter平均直径；v₃₂为与d₃₂对应的反应器内气泡平均上升速度；v_G为反应器内的表观气速；σ_L为液体表面张力；

将(4)带入(3)，得到式(5)：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传质系数采用如下方式获取：

气侧传质系数k_G：根据膜理论，气侧传质系数k_G大小由气相扩散系数D_G及有效气膜厚度δ_G决定；

基于Chapman-Enskog动理论，D_G的一般形式为：

式中，T为气体温度；M_A、M_B分别为气体A及溶剂B的摩尔质量；

采用Gedde静止球模型建立k_G理论计算模型：

式中，d₃₂为反应器内气泡Sauter平均直径；t₃₂为直径为d₃₂的气泡在体系中的停留时间，其表达式为：

式中，H₀为反应器内初始液位高度；v₃₂为与d₃₂对应的反应器内气泡平均上升速度；v_G为反应器内的表观气速；

将式(8)代入上式(7)后得：

液侧传质系数k_L：建立基于表面更新理论的渗透模型，具体如下：

式中t_c为液体微元暴露时间；D_L为液相扩散系数；

依据速度滑移模型的定义，将t_c利用式(11)定义：

t_c＝d₃₂/v_S (11)

式中v_s为气泡滑移速度；

将式(11)代入式(10)得：

根据气泡滑移速度v_s的定义：

v_S＝v₃₂-u (13)

式中u为气泡间流体速度；

当液体循环流量为Q_L，对于均匀上升气流，u的表达式为：

式中，v_L为表观液速，S₀为反应器横截面积，D₀为反应器直径；φ_G为反应器内气含率，假定为φ_G＝v_G/v₃₂；

将式(14)代入式(13)得：

将式(15)代入式(12)得：

式中，液相扩散系数D_L基于修正的Wilke–Chang方程获取，如式(17)所示：