波紋片對臭氧催化氧化反應器的流體力學和氣含率分布的影響

劉世鋒，熊建華，陳永利，朱紅祥，秦祖贈

（1.廣西大學化學化工學院，廣西 南寧 530004；2.廣西博世科環保科技股份有限公司國家企業技術中心，廣西 南寧 530007）

填充床反應器可用于化工、石油化工以及廢水的深度處理，在臭氧催化氧化等氣液相反應中備受關注。填充床反應器的一個主要缺點是空隙率分布不均勻，進行氣液反應時，氣泡易產生并聚，降低傳質效果。與內部體積相比，靠近反應器壁面的空隙率更高，氣含率更高，并隨著與壁面距離的增加呈指數下降[1]。反應器內的流體優先靠近壁面（因較高的空隙率）和避開反應器的內部斷面（如反應器中填料孔隙率低的區域）而流動，這種流動分布稱為溝道[2-3]。因此，液體停留時間和氣液接觸面積減小，會導致反應器處理廢水的效能明顯下降。當反應器與顆粒直徑的比值小于40時，這一現象尤為明顯。溝道加劇了流動的不均勻性，限制了反應器處理廢水的效率[4]。

規整填料具有較高的比表面積和較好的流道控制能力，可以改善反應器的流體力學性能和流體流動路徑[5]。對臭氧催化氧化反應器來說，散堆填料比規整填料更具成本效益，因為臭氧催化氧化反應器中的填料通常以顆粒形式提供，便于回收利用[6]。目前，在廢水深度處理領域，很多工藝仍然使用散堆填充床反應器。但是，散堆填充床反應器會受到氣泡并聚和溝道的影響，導致反應器的處理效能降低[7]。為了減少氣泡并聚和溝道的影響，一些研究者提出將催化劑顆粒“包裹”在片之間的方案，但這可能會減少溝道的形成，且這些結構會影響空隙率的分布。……