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气固并流下行循环流化床反应器(简称下行床反应器)具有气固相浓度和速度径向分布均匀、返混小、停留时间短等优点，在石油化工、煤及生物质热解等领域具有广泛的应用前景。目前对下行床中流动结构的研究已经较多，但传质特性的研究还较少。同时，已进行的研究多集中于对气相扩散系数的研究，气固传质的研究非常有限。因此，深入研究下行床反应器内的传质特性非常必要。
本研究以臭氧催化分解反应为模型反应，研究了下行床中的传质特性。研究工作主要围绕两方面进行：首先建立了下行床反应系统，并进行实验测量；其次，在实验结果基础上，建立气固传质模型和气相扩散模型，得到了气固传质系数和气相扩散系数。
本研究自制了臭氧分解催化剂，并在固定床中测定了催化反应速率常数。以该催化剂为循环物料，在内径0.09m、有效高度8.2m的有机玻璃下行床中进行了臭氧催化分解实验。实验在操作气速2.49～4.15m/s、颗粒循环速率为2.77～12.21kg/(m2·s)的范围内进行，测定了下行床中5个轴向截面上臭氧浓度分布。结果发现，颗粒浓度分布对臭氧浓度分布有直接影响，径向上中心区域臭氧浓度分布较为均匀，在边壁处臭氧浓度较低；轴向上，加速段内臭氧分解较快，约占总分解率的80％以上。随着颗粒循环速率的增加臭氧分解率增加。
在假设下行床恒速段中气固做平推流流动、气固间传质系数只是轴向位置函数的基础上，计算得到了气固传质系数。综合分子扩散和对流扩散的贡献，考虑气固间滑移速度是比操作气速对气固间传质影响更直接的因素，通过实验数据拟合，得到了适用于预测恒速段中传质规律的传质关联式：Sh=2-ε+0.0016(dp-us/-εvg)0.22(Sc)0.57
在认为恒速段中气固速度径向分布均匀、扩散系数与床位置无关等假设成立的基础上，建立了气相扩散的偏微分方程模型，通过离散化方法和多元非线性最小二乘法对方程进行求解，计算得到了下行床中径向扩散系数，数值在1～10cm2/s数量级上，并将恒速段中扩散系数与操作条件关联得到下式：Per=6.981×10-6Re1.623φ-0.306
该关联式在2.49
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