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热管是一种具有高导热性能的传热元件,它依靠自身内部液体工质的相变传输热量而无需外加动力,具有传热效率高、等温性能好、热流密度可以自动调节、热流方向具有可逆性、热二极管与热开关特性、结构可以按需要灵活布置及高可靠性等特点。本文将热管技术应用到放热反应的气液固三相固定床鼓泡反应器中,旨在取消反应系统的外循环,提高转化率,简化系统,提高生产可靠性。针对2-乙基己烯醛加氢反应,设计并建立了小试规模的2-乙基己烯醛加氢热管式气液固三相固定床化学反应器(热管式三相反应器)系统,通过对2-乙基己烯醛加氢反应动力学分析、反应器内流动的传热和传质分析,进行了反应器床层轴向返混试验研究、反应器及热管的传热性能试验研究、以及反应器的反应试验研究,得出如下主要结论: (1) 2-乙基己烯醛催化加氢反应为串联反应,按拟一级反应得到了其反应动力学方程; (2) 2-乙基己烯醛催化加氢热管式三相反应器内流动在鼓泡区范围内,反应器床层与热管加热段间的传热包括两个方面:一是床层中固体催化剂与热管管壁的热传导;二是流过床层的流体对热管管壁的对流传热; (3) 采用示踪法,利用轴向扩散模型计算反应器轴向Peclet准数,通过对热管式三相反应器的返混问题试验研究,得出随气相流速加大,返混呈减弱趋势;随着液相流速加大,返混程度先是逐渐减小,当达到某个值后,液相流速加大反而使返混加剧;以及热管的存在加剧了返混的结论; (4) 采用电阻丝加热的方法,对单根热管进行传热试验,得出在低热流密度下,热管内的工作液体充液率在10%时,热管具有较好的传热和等温性能; (5) 通过冷模试验证实热管式三相反应器内气相的存在促进了传热,但气相流速达到一定量后,反应器床层与热管加热段之间的传热系数与气相流速无关,而受液相流速控制;通过对多组试验数据的回归统计,得到了反应器与热管加热段间的传热关系式,所得到的传热关系式得到了热模试验的验证;