大型外环流浆态床中宏观流动特性规律研究

在新型大型浆态床外环流反应器冷模实验装置上,对上升管内的两个重要宏观流动行为参数总体平均气含率和循环浆液速度随表观气速、固含率及下降管流动阻力的变化规律进行研究。结果表明:外环流浆态床上升管中的总体平均气含率随着表观气速和下降管阻力的增加而增大,随着固含率的增加而降低;循环浆液速度随着表观气速的增加而增大,随着固含率和下降管阻力的增加而降低。基于因次分析法和稳态操作条件下的动量守恒原理建立预测上升管内总体平均气含率和循环浆液速度的模型计算式,模型预测值与实验值吻合良好。

外环流浆态床反应器浆液循环速度的研究

浆液循环速度是外环流浆态床反应器研究中一个重要的流体力学参数,对流体的流动行为和相间传质有重要的影响.根据操作条件、体系性质等因素对浆液循环速度的影响规律,关联出了浆液循环速度同主要影响因素的经验关联式。并根据动量衡算原理,建立了预测浆态床顶部气液分离器的局部阻力系数的计算模型,试验值同模型的预测值吻合良好。

气升式浆态床外环流反应器流体力学性能研究

针对气含率和浆液循环流速两个关键流体力学参数,系统研究了气升式浆态床外环流反应器的流体力学特性,掌握了气含率与浆液循环流速的变化规律。验证了体积膨胀法、压差法和电导探针法测量气含率的方法准确性。研究了气体分布器结构对气升式浆态床外环流反应器流体力学特性的影响,结果表明开孔向下双环管分布器的综合性能最优。气含率与浆液循环液速之间存在线性关系,建立了预测浆液循环流速的计算式,计算误差基本小于20%。

浆态床外环流反应器流体力学行为研究

以氮气、柴油和固体颗粒为实验体系对浆态床外环流反应器流体力学行为进行研究,考察重要流体力学参数随操作条件和体系物性的变化规律。结果表明:滑移速度随气含率的增加而增加,说明反应器内的流型处于非均匀鼓泡区,上升管平均气含率和浆液循环速度均随体系压力和表观气速的增加而增加,随固含率的增加而降低。建立了相应的模型关联式,对滑移速度、上升管平均气含率和浆液循环速度进行预测,模型计算值与实验值的相对误差均在10%以内。

气升式浆态床外环流反应器内液固连续错流过滤工艺研究

高固含率(r_(s))的浆液体系中微细颗粒的高效分离技术是限制浆态床费-托合成技术工业应用的难题之一,将浆态床外环流反应器与膜分离技术在线耦合,基于反应器内独特的流体力学行为和三相分布规律,开发了在线错流过滤技术。以接近真实体系的氮气、柴油和钴催化剂体系为研究对象,系统地研究了浆态床外环流反应器内连续错流过滤规律,考察了表观气速(u_(g))、r_(s)和跨膜压差(ΔP)对分离效果的影响。结果表明:在ΔP为0.45 MPa、u_(g)为0.1 m_(s)、r_(s)为10%和20%的条件下,滤液稳定渗透通量分别为60 L(m^(2)·h)和17 L(m^(2)·h),此时滤液中颗粒质量浓度均低于5 mg/L,在此条件下膜过滤器可连续稳定运转至少720 min。对比脉冲式反冲洗工艺和单次连续式反冲洗工艺对恢复滤膜通量的影响,结果表明,脉冲式反冲洗工艺能更好地恢复滤膜通量。