外循环DTB流化床结晶器的计算流体动力学特征

文章应用计算流体力学的方法对外循环DTB流化床结晶器进行了模拟,运行结果揭示了结晶器内流体的运动轨迹,体积分数分布情况以及各出口处流体的分布情况。实验结果表明采用流化技术后的DTB结晶器内能够实现很好的晶浆悬浮,有利于晶体的成核及成长。计算流体力学的方法为DTB结晶器的设计、改造提供了更加科学和准确的依据,具有重要的研究价值。

Numerically investigation of particle distribution in industrial-scale DTB crystallizer based on CFD

The suspension state of crystals in the crystallizer is one of the important indicators for evaluating the adaptability of the crystallizer.This study adopted the Euler-Eulerian two-fluid model to simulate and analyze the fluid motion of solid-liquid two-phase flow in the industrial-grade DTB crystallization kettle,as well as the phase suspension distribution of crystal particles.The main influencing factors investigated are:the heat transfer effect,the height of the bottom of the crystallizer,the number and position of the stirring paddle,crystal size and crystal volume fraction.Based on the research of Euler-Eulerian method to simulate fluids,the Euler-Lagrangian method was further used to simulate the motion state of particle phases with different particle sizes in the crystallizer.It was found that the designed DTB crystallizer has good recycle mixing effect.The particles can be mixed evenly during the operation,which can fully realize the solid-liquid mixing and suspension effect of the drug under study.

DTB结晶器在晶体氯化镁生产中的应用分析

在以提溴母液为原料的氯化镁生产中,硫酸镁及氯化钠等杂质直接影响产品质量,经过试验利用DTB结晶器生产晶体氯化镁可以有效降低产品杂质含量,产品中六水氯化镁含纯99%以上,达到食品添加剂标准,提高了产品档次,增加了企业效益。

操作条件对DTB流化床结晶器内CFD状态的影响

运用计算流体力学方法对DTB流化床结晶器内循环流量对流体悬浮状态的影响以及不同粒径颗粒在出口处固体质量流率的变化情况进行模拟。模拟结果表明,保持进料流量一定的情况下,外循环流量与进料流量的比值也对结晶器内流体的体积分数分布情况有着显著的影响,然而,循环流量的加大也会增加结晶器内颗粒的碰撞与破碎的几率,不利于晶体的成核与成长。另外一组模拟结果还表明,不同粒径的颗粒在各出口处的质量流率差异明显,本模拟条件下,粒径为0.5 mm以下固相颗粒基本上由循环出口排出,而粒径0.5 mm及以上的固相颗粒则能够在导流筒与挡板之间循环流动,这意味着在一定条件下,能够控制一定粒径的颗粒在结晶器内的悬浮流动,这对于控制一定粒径范围的晶体的成核与成长有着重要的作用。

用DTB型结晶器从工业芒硝中制取无水硫酸钠

论述了采用DTB型结晶器从工业粗制芒硝中制取无水硫酸钠的工艺条件以及采用真空蒸发结晶法的原因。研究了不同结晶条件对产品粒度及质量的影响。

废旧聚酰胺部件扩链改性技术

利用不同扩链剂对废旧聚酰胺部件破碎料进行改性,研究不同扩链剂对再生复合材料的熔体流动速率、力学性能和结晶行为的影响。结果表明,扩链剂对聚酰胺树脂具有较好的扩链效果,能够有效地改善聚酰胺材料的加工性能,当马来酸酐类扩链剂2的含量为1.2%时,再生复合材料的熔体流动速率从12.4降低至5.1,拉伸强度达到最大值,并且,具有成核剂的作用,提高再生复合材料的结晶速率,由各项测试结果可知,制备的再生聚酰胺部件性能也能满足要求,因此,废旧聚酰胺部件经过回收改性后,可实现物料的循环利用,成为性能较好的可再生资源。

射流循环DTB结晶器内的CFD模拟

采用RNG k-ε湍流模型对实验室级射流循环DTB蒸发结晶器内的单相流流场进行了数值模拟并优化结晶器结构,用欧拉多相流模型对优化的结晶器进行多相流模拟分析。结果表明,导流筒内射流满足线性扩展,其轴向速度分布基本满足高斯分布。刚进入导流筒内的射流段,轴线速度倒数与流程呈良好的线性关系,随射流的发展,轴线速度加速衰减。在入口直径恒定时,循环速率比随导流筒挡板间环隙面积与导流筒横截面积比的增加呈先增大再减小的趋势,存在最优值。优化的实验级DTB结晶器中导流筒内颗粒浓度分布沿径向方向减小,但基本可实现颗粒浓度较为均匀的分布,其循环速率与单相流模拟结果相比较低。

DTB型结晶器高径比对流场影响的研究

使用计算流体力学(CFD)的方法,对DTB型结晶器连续结晶过程中的流场进行了仿真模拟,得到了不同高径比的DTB型结晶器中液相流场和固相体积分数的分布信息,通过对结晶器分区,考察了不同区域固相平均悬浮密度的分布规律.结果表明:在相同的操作条件下,结晶器的高径比会影响液、固相的循环,产生不同的液相流场和固相悬浮状态,从而影响结晶过程.

基于CFD对DTB结晶器内搅拌桨构型的优选

使用计算流体力学(CFD)数值模拟的方法,以单相流模型为基础,对DTB结晶器内的搅拌桨构型进行了优选。首先以20℃的水为介质模拟了搅拌槽内特定转速下的功率准数并与实验值进行了对比,较好地符合实际情况;后考察了DTB结晶器内3种不同的桨型、同种桨不同安装高度、双层搅拌桨不同安装间距对结晶器内速度、剪切速率、功率消耗及介质质量流率的影响。结果发现,此结构下的DTB结晶器,四斜叶桨性能总体要优于三叶推进桨和六直叶涡轮桨;搅拌桨安装高度为H/4时的性能要优于安装高度为H/3及H/5;双层搅拌桨时,搅拌桨间距较小时性能相对较好,但是此DTB结晶器中双层搅拌桨较单层搅拌桨的优点并不显著。

DW-DTB结晶器在硫铵装置的应用

上海宝钢化工梅山分公司煤气精制系统的硫铵装置采用DW-DTB结晶器以后,暴露出一些运行问题:煤气酸洗主线运行和硫铵产品质量不稳定。经过对DW-DTB结晶器及其附属设备的分析与技术改造,优化了结晶器生产工艺,降低了设备运行的能源消耗,改善了煤气主干线的吸收液质量,硫铵月度产量增加了10%以上,产品优级品率比技术改造前有大幅度提升,彻底解决了因结晶系统不稳引发煤气主线生产异常的问题。

DTB连续结晶器在去除水合肼中十水碳酸钠的应用

去除水合肼中十水碳酸钠,传统工艺采用间歇结晶方式。间歇结晶方式存在许多缺点,如设备结疤严重、生产能力小、劳动强度大。介绍了采用连续冷却结晶设备(DTB冷却结晶器)去除水合肼中十水碳酸钠的方法。连续结晶工艺,克服了间歇结晶工艺的缺点。采用DTB冷却结晶器去除水合肼中的十碳酸钠,可使其质量分数由12.03%降低至0.55%。介绍了DTB冷却结晶器的工作原理,简述了冷却结晶设备及配套设备的设计要点。

基于实验设计的 L-谷氨酸连续结晶过程优化

对于采用连续振荡挡板式结晶器进行β型L-谷氨酸的冷却结晶,提出一种基于实验设计的晶体产品尺寸分布预测模型和过程操作条件优化方法。将连续管式结晶器的振荡频率、2个区段的降温速率作为操作变量,设计一个包含3因素3水平的响应面实验方案。通过检测不同实验条件下的晶体产品弦长分布,构建一个基于双层基函数的晶体产品尺寸分布预测模型。然后引入一个关于目标晶体尺寸分布和产品收率的目标函数,并且利用上述预测模型,建立一个优化过程操作条件的方法。通过对β型L-谷氨酸冷却结晶过程的仿真和实验,验证了该方法的有效性和优点。

工业结晶器内流体流动过程的数值模拟

对某无机盐工业结晶反应器中的流体流动过程进行了三维数值模拟，采用多重参考系法（MRF）及标准k-ε模型，分析了桨型、转速、桨的安装高度对结晶器流场的影响情况。计算结果表明：速度分布主要集中于内导流筒内部以及内、外导流筒之间的区域，相应地，结晶器被粗略地划分为对反应结晶过程具有不同作用的两个区域——内导流筒内速度较大的循环区和外导流筒外速度较小的沉降区。通过对循环区和沉降区的速度分布比较，认为推进式搅拌桨的流体流场速度云分布均一性要好于其他型式的搅拌桨，其最佳安装高度为3．5～5．7m。在合适的搅拌速率下，结晶器沉降区的流体流动速率具有均匀向上的特点，可以有效带出部分小粒子，有利于获得大粒度产品。通过流动过程的数值模拟获得详细的流场分布及操作参数，为结晶器结构和操作参数优化提供了理论指导。实践表明：优化后的产品粒度显著提高，产品中大于0．2mm的粒子从优化前的不足50％提高到优化后的90％以上，干燥产品的天然气消耗从优化前的22m^3／t降低到优化后的15m^3／t，节能降耗效果显著。

不同操作条件下连续结晶过程的CFD模拟

运用计算流体力学(CFD)的方法,采用多相流与粒数衡算方程的耦合求解模型,以10 L体积的内循环带有导流筒和挡板的DTB型结晶器为结构,在考虑晶体成长和成核的条件下,模拟了KCl-H2O体系的连续结晶过程。模拟设定1个连续相和5个不同尺寸晶体的分散相,考察了不同进料流速和进料质量浓度下连续结晶过程的流场分布和固体悬浮等情况,进而从流体动力学特征、过饱和度分布和晶体的粒度分布等特征参数来分析其对结晶过程的影响。模拟结果表明,进料流速和进料质量浓度均对过饱和度分布和晶体粒数密度分布具有明显的影响,而对流场分布情况影响不大。

磷酸-碳酸钙法制备大颗粒食品级磷酸氢钙新工艺

针对目前工艺制得的磷酸氢钙颗粒较小,给后续工艺操作带来困难,采用DTB结晶器,研究了大颗粒食品级磷酸氢钙制备的新工艺.通过试验确定了最佳工艺条件为pH 5.5,循环母液的加入质量约为碳酸钙的5倍,反应物料在结晶器内的停留时间40～50 min,反应器内搅拌速度控制在800～1 000 r/min.通过该工艺生产出的磷酸氢钙平均粒径为67.7μm.

用动态间歇法研究硫酸钠结晶动力学参数

论述了用 DTB型结晶器结晶硫酸钠结晶模型。应用拉氏变换方法将偏微分方程化为常微分方程求解 ,通过对实验数据的处理得到了硫酸钠的结晶动力学参数。

光卤石连续冷却结晶装置流场模拟研究

文章通过计算机进行光卤石连续冷却结晶装置流场模拟及结果分析,进一步研究了DTB结晶器的结构对于光卤石结晶的影响,以此为基础对结晶器三维数学模型进行进一步修正,优化光卤石结晶装置。

氯化钾生产结晶设备及工艺研究

为了制得高纯度的氯化钾产品,结晶器的结构必须适应结晶环境的要求,满足光卤石及氯化钾结晶的循环流量、生产强度、料液温度、悬浮密度及晶体生长的过饱和度分布和晶体分级形式,才能保证最终优质氯化钾晶体的形成。通过对氯化钾生产过程中光卤石及氯化钾的成核、结晶理论进行分析探讨,并结合生产实际,将套筒隔板式结晶技术和控速结晶技术溶为一体,以其独特的结晶功能,满足氯化钾产品粒度及品质提高的要求。通过研究表明,新工艺生产的氯化钾产品粒径达0.45 mm以上、干基氯化钾质量分数达98%以上,产品质量指标优于食用级氯化钾产品标准,是生产高纯氯化钾的很好途径。

氯化钾结晶器搅拌选型探研

反浮选冷结晶氯化钾生产的关键在于DTB结晶器中的控速分解和控速结晶,而控速的关键在于搅拌器的调速,因此本文通过对搅拌工作原理、类型及机理的粗浅分析,在保证不影响分解和结晶速率的情况下选用合适的搅拌型式,生产实践证明:推进式轴流型搅拌较之折叶式径流型搅拌在提高氯化钾产品的粒度方面有极大的优越性。

对二甲苯晶体悬浮特性模拟与遗传算法优化

为明确对二甲苯在结晶器内部悬浮结晶时的流动与悬浮特性,采用欧拉-欧拉多相流模型及多重参考系模型,模拟研究了对二甲苯悬浮结晶过程,并分析了晶体粒径与搅拌桨转速等操作参数对晶体悬浮流动特性的影响。结果表明:晶体在结晶器内部进行内循环流动,其体积分数自下而上逐渐递减并趋于稳定;晶体分布情况与其粒径大小有关,粒径越小,分布越均匀,悬浮情况越好;当搅拌桨转速由160 r/min升至300 r/min时,晶体悬浮情况快速改善,在300 r/min后随着转速进一步增大,悬浮情况逐渐稳定。最后基于目标遗传算法,对结晶器内晶体不均匀度进行优化,得到了最优的操作参数工况点,与原始条件相比,在优化后的工况点进行结晶生产,不均匀度由0.254 3降低至0.175 9,性能提高44.57%。