大型固定床反应器气体预分布器的结构参数对气流分布的影响

采用冷模实验装置,对大型固定床反应器气体预分布器的结构参数进行研究,考察入口气速、筒体直径、侧壁环隙高度、底部挡板开孔等对预分布器气流分布的影响。实验结果表明,入口气速小于8 m/s时,随入口气速的增大,环总流量比(U1/U0)降低;当入口气速大于8 m/s时,入口气速对U1/U0的影响较小;随侧壁环隙高度的增大、底部挡板开孔面积的减小,U1/U0增大;相同开孔面积下,开孔直径对气流分布的影响较小;与较小筒体直径相比,较大筒体直径的气体预分布器的U1/U0较大;由实验数据回归得到U1/U0与结构参数间的无因次关联式。

快速流化床内气固两相流动态压力的实验研究

对快速流化床内轴向动态压力进行了测量,分别通过标准偏差、功率谱以及多尺度小波分析研究了流化床内的动态特性。研究结果表明:压力脉动的强度沿轴向由下至上逐渐衰减,且在循环速率较高时,底部压力脉动标准偏差与顶部之间存在着明显的转折;压力信号的主频随着颗粒质量流率的增加,其所对应的峰值(即脉动强度)有所增加,而主频的频率逐渐降低。通过压力脉动的小波多尺度分析表明:流化床内压力脉动中,小尺度信号主要体现在由于气体与颗粒的湍动、颗粒碰撞、颗粒团聚物的形成与破裂等高频部分的信号;中尺度信号主要捕获来自于不稳定进料所引起的较大的压力脉动;大尺度信号与床层的宏观稳定性相关。研究结果表明,通过对动态信号的微观分析可以深入认识气固两相流的瞬态参数特性以及气固间的相互作用机制。

循环浆态床气体停留时间分布的研究

研究了循环浆态床气流段的气流量和液体循环量对气体停留时间分布的影响。实验结果表明,减小气流量或者增加液体循环量,气体返混程度变大,气体平均停留时间增长。建立模型模拟循环浆态床气流段气体停留时间分布,得到停留时间分布密度函数和物料分率p与射流相似准数Ct和气液动量比准数Cr的关联式。从关联式看出,气液动量比准数Cr越小,物料分率p越大,表明循环液体流量越大,气体停留时间分布越接近于全混流。这一结论与实验结果相符。

CO加氢合成复合式反应器工艺研究

新开发的复合式反应器组合了气流床和浆态床两部分。在反应器的气流床内,对CO加氢合成反应工艺条件进行研究,重点考察了温度、压力和空速对出口产物体积含量、产物时空产率的影响,同时还测定了反应过程中整个床层轴径向的温度分布,为确定复合式反应器内CO加氢合成工业化生产最佳反应条件提供基础数据。研究结果表明,在复合式反应器内,合成过程存在一个最佳反应温度范围为240～260℃,此时反应产率达到最大值;反应产率随着压力的增大单调递增;一定的催化剂循环量下,空速增大虽然可以提高产物的产率,但增大到一定值后出口产物体积含量反而会降低;一定的气体流量下,催化剂浆料的循环量有一个最佳值,高于这个值,出口产物体积含量以及产物的时空产率都将降低。由实验结果可知,反应器床层的轴径向温度分布均匀,床层温度易于控制。

气固错流反应器内流体流动过程研究

通过Fluent流场模拟软件和冷模实验研究了错流反应器内气固停留时间分布(RTD),考察了进气分布器结构对流体流动状态的影响。实验结果表明,进气分布器结构对气体RTD影响较小,主要影响气固接触方式及催化剂颗粒分布,使用多排喷口分布器较优;沉降区内气体作旋流流动,导致气体停留时间较长,增加进气流量可使气体停留时间缩短,而催化剂颗粒停留时间远小于气体停留时间。模拟结果与实验结果一致,说明采用该模型预测流体流动过程具有可靠性。

循环浆态床羟基合成应用研究

循环浆态床结合了浆态床良好的传热性能和气流床高效的传质性能。今对循环浆态床内气液传质系数和固体浓度分布进行了考察,结果表明随着循环流量的增大容积传质系数也增大,在相同循环量的情况下气量越大容积传质系数也越大,并且由于催化剂浆料在反应器内循环,因此当循环量在200 L·h-1、气量在2 L·min-1以上的情况下,整个床层的固体浓度分布已接近初始固含率。同时对循环浆态床反应器羟基合成反应工艺条件进行了考察,结果表明温度在240～260℃催化剂具有较好的活性,而反应压力的升高,气体流量的增加和浆料循环流量的增加都有利于羟基合成反应的进行。

气流喷射床反应器液体停留时间分布实验与模拟

气流喷射床反应器具有良好的传递性,减少轴向返混,相间接触时间短,气液比(气固比)调节灵活等特点。本文使用脉冲进样法测定了气流喷射床反应器液体的停留时间分布(RTD),并用Fluent软件模拟了实验,初步考察了影响停留时间分布的各因素。结果表明,随着液流量的增大,停留时间逐渐趋于稳定,而气流量对液体停留时间影响较小;Fluent软件得到的模拟值与实验值较吻合,说明模型可用。