带燃烧器分解炉中多模型耦合的数值模拟

针对带燃烧器的分解炉建立模型并进行燃烧与分解耦合及NO_(x)转化的数值模拟。其中,采用多表面反应模型来计算焦炭的燃烧过程,深入剖析煤粉燃烧机理,通过自定义反应速率考虑CO_(2)分压对生料分解的影响,通过分析CO与NO的交互关系研究NO_(x)的转化情况,模拟结果与工程数据取得合理一致性。结果表明:燃烧器的存在使得煤粉大量集中在壁面附近,并沿壁面进行燃烧,极易对分解炉壁面造成损伤。煤粉燃烬率很高,其主燃烧区位于2.53—7.73 m内。生料入炉后,在9.04 m高度处迅速分解,最终分解率为91.7%,由于生料的初始分解位置高于煤粉主燃区的位置,煤粉燃烧与生料分解整体耦合性较差,炉内存在2处明显的局部高温。来自分级煤管的煤粉燃烧产生大量CO,有效地还原来自烟室的NO,还原率达到57.5%。

碳酸钙分解动力学的微型流化床与热重对比研究

利用微型流化床反应分析仪(MFBRA)和热重分析仪(TGA)分别测定了空气中碳酸钙的等温与非等温反应,并采用不同的数据处理方法对其分解动力学进行了对比研究.MFBRA增强了反应过程中传热传质以及有效消除气体外扩散对反应的影响,其测得的活化能(E=138.35 kJ·mol^(-1))和指前因子(A=1.58×10^(5) s^(-1))均低于TGA(E=209.95 kJ·mol^(-1),A=8.95×10^(7) s^(-1))获得的结果,但两者所测得的活化能均在文献报道的120~280 kJ·mol^(-1)范围内.此外,两种仪器得到的最概然机理函数模型均为收缩几何模型(圆柱形对称)G(x)=1-(1-x)^(1/2),表明了MFBRA在气固反应动力学表征方面的有效性和可靠性.

碳酸氢铵加热分解反应实验的改进

传统的碳酸氢铵固体加热分解反应实验存在一定的不足。采用常见的球形干燥管、拇指试管及水浴加热等方法对该实验进行改进,利用二氧化碳和氨气在水中溶解能力的差异,有效分离产生的两种气体。改进后的实验装置简单,操作方便,现象明显,并可将该演示实验安排为学生独立操作的分组实验。

铝酸钠溶液碳酸化分解的热力学

为对高浓度铝酸钠溶液碳酸化分解过程中产品杂质含量的控制提供理论依据,分析了铝酸钠溶液碳酸化分解过程的热力学,认为该过程中Al(OH)3析出的真正机理是过饱和铝酸钠溶液的自发结晶;而基于分解过程中平衡浓度的热力学计算表明,在碳酸化分解过程中SiO2的变化规律与公认的三段变化规律一致,说明该过程产品中SiO2的含量取决于它在溶液中的平衡浓度,而非吸附所致;同时还分析了丝钠铝石的形成热力学。

铝酸钠溶液碳酸化分解过程动力学

对铝酸钠溶液碳酸化分解过程的动力学进行了研究。在对碳酸化分解过程中的氢氧化钠被二氧化碳中和以及氢氧化铝析出两个过程进行比较后,认为整个碳酸化分解过程是受氢氧化铝析出过程控制,仍然遵循种分机理。借鉴种分过程动力学模型,给出了动力学方程。方程表明:碳酸化分解反应的表观活化能为75.115kJ/mol,这与晶种分解过程的活化能大致相当,也与碳酸化分解过程仍然遵循晶种分解机理的观点相吻合;碳酸化分解过程强烈地受到过饱和度的影响。

铝酸钠溶液碳酸化分解过程的影响因素

分析影响铝酸钠溶液碳酸化分解过程的各种因素。从工艺、溶液条件、分解技术条件三方面 ,讨论间断碳分和连续碳分工艺 ;分解原液中的氧化铝浓度、总碱浓度、悬浮物含量 ;碳分分解率 ,碳分温度 ,添加晶种 ,碳分时间 ,通气速度和CO2 浓度 ,搅拌强度 。

碳酸钠分解白钨矿的热力学分析

通过热力学计算,绘制了25℃下白钨矿在总碳浓度为1 mol/L Na2CO3溶液中各主要溶解组分的lg c—pH图,以及白钨矿在不同总碳浓度下Na2CO3溶液中CO 32-和WO42-的lg c—pH图。利用这些热力学平衡图对Na2CO3分解白钨矿的工艺条件进行了分析,认为溶液中CO 32-浓度直接影响白钨矿分解,而当碱度较低时,Na2CO3将水解生成HCO3-,从而降低CO32-浓度,进而降低白钨矿的分解率;故在工业实践中,为使钨最大限度地转入溶液,除了保证足够的Na2CO3用量,还必需添加NaOH以维持一定碱度。利用热力学分析所得结论,重新解释了前人的实验现象,认为以过多的NaOH代替Na2CO3造成钨浸出率回落的原因在于,溶液中CO 32-浓度的较大幅度下降,而不是钨矿中脉石分解所引起的Na2CO3消耗。

铝酸钠溶液碳酸化分解过程中氢氧化铝粒度和强度的变化

模拟工业铝酸钠溶液连续碳酸化分解条件,对分解过程不同阶段产物氢氧化铝的粒度、磨损指数和结晶形貌的变化进行了研究。结果表明分解初期产物中粒径<45μm的粒子质量分数高达38%,分解中期产物粒度显著增加,而末期粒度的变化不再明显;分解1h时析出的大量细粒子的磨损指数最小,具有较高的抗磨损能力;中期经过快速附聚而变大的产物强度最差,附聚体经过后期析出氢氧化铝的"胶结"后强度又有所提高。SEM照片表明产物附聚体颗粒的缝隙内有细小颗粒填充,形成"镶嵌"式结构,且随着分解过程的进行附聚在一起的晶体颗粒粒度逐渐接近。

氧化铝碳酸化分解动态过程建模及非线性分析

研究连续碳酸化分解过程输入输出运行规律,对其过程进行动态数学描述是实现氧化铝连续碳酸化分解生产过程优化控制的关键。针对实际连续碳酸化分解过程的工艺特点,将系统设计为ICSTR关联连续搅拌槽式反应釜模式。基于碳酸化分解过程物理化学机理,应用质量守恒定律,描述反应器中反应物成分浓度和脱硅精液流量和二氧化碳输入量之间的动态变化,建立了连续碳酸化分解过程系统非线性多重时滞的动态数学模型。通过数值计算及仿真,列出碳酸化分解过程实际测量值进行比较的结果,给出连续碳酸化分解各槽Al2O3浓度连续变化仿真曲线,验证模型能较好地体现系统即时变化过程,并讨论非线性模型解的相关问题。

高浓度铝酸钠溶液碳酸化分解产品中Na2O含量的控制

依据铝酸钠溶液碳酸化分解遵循晶种分解的机理,在自制碳分槽中采用间断碳分的方法,在不添加Al(OH)3晶种的条件下,研究了不同分解工艺条件[分解温度70～95℃,CO2气体浓度25%～60%(φ),CO2通气速度0.055～0.167m3/(h·L)]对高浓度铝酸钠溶液碳酸化分解产品Al(OH)3中Na2O含量的影响规律.结果表明,通过提高碳酸化分解温度、降低CO2通气量来调控铝酸钠溶液的过饱和度,控制碳酸化分解速率,能显著降低分解产品中Na2O的含量.当碳酸化分解原液Al2O3浓度在170～180g/L、溶液苛性分子比αk=1.40～1.50时,控制碳酸化分解温度为95℃左右,采用低浓度、慢速通气制度,分解6h左右分解率达到90%～93%,所得碳酸化分解产品中Na2O含量可控制在0.25%(ω)以下.

碳酸化分解的机理研究与进展

本文综述了对铝酸钠溶液碳酸化分解机理的研究 ,其结果对碳分的理论和实践都有重要意义。文中还指出了碳酸化分解中有待解决的关键问题。

溶液质量浓度对铝酸钠溶液碳酸化分解的影响

研究了铝酸钠溶液碳酸化分解过程中溶液的质量浓度变化对碳酸化分解过程及其产品的粒度和强度的影响 ,发现随着溶液质量浓度的提高 ,碳酸化分解率降低 ,产品氢氧化铝的粒度细化、强度降低 ;在相近分解深度时 。

添加晶种对烧结法铝酸钠溶液碳酸化分解过程的影响

解决碳分氢氧化铝强度较低、细粒子含量较高的问题是烧结法生产砂状氧化铝的关键. 本研究通过外加晶种研究了铝酸钠溶液碳酸化分解产物氢氧化铝的粒度、强度和结晶形貌,并通过正交实验确定了添加晶种时改善产物粒度和强度的合理工艺条件. 实验对比了添加晶种与相应条件下未添加晶种的情况,结果表明产物氢氧化铝的粒度受晶种粒度影响,且其作用程度受晶种类别和晶种系数的制约;晶种促进了单晶间的交互生长,产物氢氧化铝为近似球形的'镶嵌'式多晶体;选用晶种可降低产物磨损指数3%～25%.

添加剂对铝酸钠溶液碳酸化分解产物粒度和强度的影响

采用外加表面活性剂类添加剂的方法来改善碳酸化分解产物的粒度和强度,并探讨了其作用机理.结果表明,适宜的添加剂及添加量能够明显减少产物中的细粒子含量,加强附聚过程的进行,改善产物Al(OH)3的强度.添加剂CF2在200 mL/L时,产物平均粒径提高12 μm左右,小于45 μm细粒子质量分数降低17％左右,磨损指数降低10％.结晶形貌分析表明,添加剂促进了晶粒的附聚和单晶间的交互生长,产物氢氧化铝形成近似球形的“镶嵌”式多晶体.

高浓度铝酸钠溶液碳酸化分解的可行性研究

在烧结法工业生产氧化铝工艺中，碳分原液中Al2O3。浓度一般不高于110g／l，并且单槽分解周期长，消耗动力大，传统的碳分工艺已经成为制约设备产能和影响氧化铝生产企业经济效益的最主要因素之一。本文对铝酸钠溶液成分机理的不同观点进行了分析对比，并从影响成分过程和产品质量主要因素的角度，分析了高浓度铝酸钠溶液碳分的可行性。

碳酸化分解过程影响因素的试验研究

本文对碳酸化分解过程的主要影响进行了研究。考察了不同试验条件下分解过程的变化 ,测定了产品氢氧化铝的粒度和强度。

氧化铝连续碳酸化分解过程建模与仿真

为了实现氧化铝连续碳酸化分解生产过程优化控制,研究连续碳酸化分解过程输入输出运行规律并对其过程进行动态数学描述是解决问题的关键。定义了ICSTR(Interaction Continuous Stirred-TankReactor)关联连续搅拌槽式反应釜基础上,给出了ICSTR的特性。基于碳酸化分解过程物理化学机理及质量守恒定律,建立了连续碳酸化分解过程系统非线性多重时滞的动态数学模型。通过数值计算和仿真,给出了模型计算值与实际测量值比较的结果,提供了分解各槽Al2O3浓度连续变化仿真曲线,验证了模型能较好地体现系统即时变化过程。

连续碳酸化分解过程专家优化系统

基于连续碳酸化分解过程机理和长期积累的专家经验,开发了基于专家规则的连续碳酸化分解过程专家优化系统.采用产生式规则表达知识,将规则分为优化规则和安全监控规则,规则集与规则集之间采用有知识搜索,规则集内部采用前向推理,规则前提和结论之间采用哈希算法的有机结合来实现推理机制.在一个双闭环的控制结构里,采用专家规则实现分解率的优化控制推理,并采用前馈方法对大时滞因素进行控制量补偿.应用结果表明,分解率合格率提高4%,平均分解率为94.2%,起到了优化的目的.

碳酸化分解法合成板状氢氧化铝的研究

介绍了一种制备板状氢氧化铝粉体的新方法。从晶体生长行为和反应机理出发，研究碳酸化分解法不同工艺条件：原料液偏铝酸钠浓度、反应气体CO2通气速率、碳分终点pH值、干燥条件等因素对氢氧化铝粉体板状结构的影响。同时，也考察了不同晶型向导剂和分散剂对粉体形貌的影响。得到的产品采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和BET比表面积等检测手段进行表征。实验结果表明，当偏铝酸钠溶液的浓度为2．0—2．5mol／L,CO2气体通气速率为100-200L／h，反应终点控制为pH=12，添加一定量的AIF3和三乙醇胺作为晶型向导剂和分散剂时，可以得到六角板状氢氧化铝，其平均粒径为16．520μm，径厚比为30～60，比表面积351．3503m^2／g。

离线型分解炉内燃烧气氛对碳酸钙分解的影响

在燃烧与分解反应动力学方程的基础上，结合工厂实际的操作参数，定量分析了分解炉内燃烧气氛对碳酸钙分解反应的影响程度，为进一步探讨分解炉内燃烧与分解反应提供了理论参考。