Modeling of C_(8) Aromatics Isomerization in a Radial Bed Reactor

Reactor models were developed to describe the isomerization reaction process of C_(8) aromatics by applying a six-component sequential reaction network.Lab-scale experimental data were used in an axial bed reactor model,and dynamic parameters were fitted by simulated annealing algorithm.In addition,industrial data and calculated dynamic parameters were used to determine the six-component concentration distributions using a radial reactor model.The influence of back-mixing on reaction performance was investigated.It was found that the model considering back-mixing was much closer to the real industrial reaction process.

CORRELATION BETWEEN HYSTERESIS OF GAS-LIQUID MASS TRANSFER AND LIQUID DISTRIBUTION IN A TRICKLE BED

The hysteresis of gas-liquid mass transfer rate and the corresponding radial liquiddistribution in a trickle bed reactor are measured to provide evidence for the correlation between thesetwo behaviors.Experimental results indicate that the hysteresis of gas-liquid mass transfer originatesfrom the nonuniformity of the hydrodynamic state of gas-liquid flow and the radial maldistributionof local kgia corresponds very well to the radial maldistribution of liquid flow in the bed.The localliquid flow rate is also found to be nonuniform in the azimuthal direction.In view of maldistributedliquid flow even in the pulsing flow regime,the conventional plug flow model seems oversimplifiedfor describing the behavior of a trickle bed.

移动床径向反应器气固流动试验与数值模拟

对中试规模移动床径向反应器的气固流动进行了冷模试验研究,并采用Fluent软件欧拉双流体模型对不同流动形式和扇形筒结构的流场特性进行数值模拟,分析了反应器的压力和速度分布。结果表明,扇形筒与中心管压差模拟值与试验值的误差在5%以内,向心Z形的压差略高于向心Π形;随着气体速度的增大,轴向布气效果变差,向心Π形气体轴向分布优于向心Z形;催化剂床层内“D形”扇形筒之间气体速度偏低,压力沿周向分布不均匀;在模拟气体入口速度范围内,“D形”扇形筒的周向相对不均匀度大于12%,“鞍形”扇形筒在5%以下,随着气体速度的增大,“鞍形”扇形筒的周向布气效果比“D形”扇形筒越来越好。

大型乙苯脱氢轴径向反应器的研究与开发(Ⅱ) 反应器模拟与分析

在轴径向反应器二维流动模型的基础上导出了基于二维流动的二维拟均相反应器模型 ,应用有限差分法求解此模型 ,发现轴径向反应器反应转化率略高于相应的径向反应器 0 .1%～ 0 .6 % ,而选择性两者基本相同 ;同时得出催化剂封中流体的二维流动使得轴径向反应器的温度场和浓度场极其复杂 ,对于乙苯脱氢反应 ,在催化剂封区域存在一个低温区和高苯乙烯浓度区 .此反应器模型得到了年产 3万吨乙苯脱氢轴径向反应器的工业数据的证实 。

大型乙苯脱氢轴径向反应器的研究与开发(Ⅰ) 流体力学特性

乙苯脱氢轴径向反应器是一种催化床上部采用催化剂自封结构的新颖径向反应器 ,其催化床中的流体流动是复杂的二维流动 .在催化床的表征体积元上应用连续性方程和Ergen方程描述了其流动 ,应用有限差分法通过数学模拟得出了轴径向反应器流场 ,其结果在30 0 0× 10 0 0 0的冷模装置得到了验证 .以大型乙苯脱氢轴径向反应器为背景 ,讨论了流向和触媒封高对流场的影响 ,得出径向段主要以径向流动为主 ,在催化剂封区以轴向、径向二维流动为主 ;催化剂封高是影响流场的主要因素 ,对于向心流动δ在 0 .7附近是Qa/Q与Qr/Q相同的等比流量点 ,对于离心流动在δ为 1.1处 ,是Qa/Q和Qr/Q相同的等比流量点 .δ小于此值 ,是以轴向流动为主径向流动为次的二维流动区 ;δ大于此值 ,是轴向流动为次径向流动为主的二维流动区 ;与离心流动型相比 。

径向移动床反应器流场特性及其数学模拟

本文根据主流道变质量流及颗粒床层气固流体力学理论，建立了完整的径向移动床反应器流体力学数学模型，开发了模拟计算床层气相二维流场的一种新的数学方法及相应的计算程序。借此可以模拟计算床层气相压力和轴径向速度的二维分布、内外主流道压力和流速分布以及布气孔道的过孔气速和压降。根据模拟计算结果，提出首先优化设计两主流道截面积分配，然后采用变开孔率设计消除开孔区端效应的两步设计方法。借此实现径向移动床反应器的优化设计及优化操作。

重整径向反应器变况流动布气系统模拟

反应物流参数随反应历程的变化较大是石油化工催化重整过程的重要特征。本文在试验研究的基础上，建立了径向反应器气体变况流动的流体力学数学模型，并给出求解变况流动条件下布气系统流体力学数学模型的数学方法。借此模拟探讨了径向反应器在变况流动条件下主要结构参数和操作条件对轴向均匀布气的影响，为重整径向反应器的优化设计及操作提供理论依据和参考。

径向流固定床反应器内流动规律的数值模拟

采用计算流体力学方法,从计算流体力学的基本方程出发,引入孔隙率和阻力系数,建立径向固定床反应器内流体流动的数学模型。在计算流体力学商业软件 FLUENT6.1上,对4种流动类型径向流固定床反应器内流场进行了数值模拟研究,得到了固定床反应器内详细的速度和压力分布情况。模拟结果表明,在径向流固定床反应器中,在床层阻力作用下,大部分气体沿径向方向流过床层,在床层中部速度分布比较均匀。4种流动类型反应器中,离心流动优于向心流动,离心Ⅱ型优于离心 Z 型;向心 Z 型反应器内流体流动的轴向分布最不均匀,其次为向心Ⅱ型、离心 Z 型和离心Ⅱ型,离心Ⅱ型反应器中流体流动分布最均匀。

移动床径向反应器中气体离心流动对颗粒移动状况的影响

对于催化剂不断失活但可再生的工业过程,广泛采用移动床径向反应器在较低的系统压降下进行连续操作.此时存在由贴壁和空腔现象所决定的径向气体流量的上限值.本文分析了有径向离心气体流动时颗粒层中的应力分布,应用散料力学理论建立了计算床中初始形成空腔时无因次床层总压降的理论模型,模型预测值与实验值符合很好.同时测定了不同条件下空腔界面的形状.

移动床径向反应器的催化剂颗粒层中应力分布和贴壁现象产生的条件

本文应用散料力学理论,分析了移动床径向反应器颗粒床层内的应力,得到了在有气体径向流动情况下床内正应力和剪切应力沿径向分布的解析解,并由此得到了计算颗粒产生贴壁时的气体流量和床层总压降的计算方法,讨论了各种因素对产生贴壁现象的影响。最后将本模型的计算结果与文献中提供的实验结果进行了比较。

径向流固定床反应器的流动特性研究及结构参数的合理选择

径向流固定床反应器的操作状态和反应效果在很大程度上取决于反应器内穿越催化剂床层径向气流沿反应器轴向分布的均匀程度,亦即床层内催化剂负荷的均布程度。本文对此类反应器内的流动特性进行了研究,建立了描述反应器内流动规律的基本运动方程。研究结果表明,径向气流的轴向分布情况与反应器的流动结构型式、反应器内分流流道与合流流道截面积的比值、催化剂床层的阻力系数以及反应器的高径比等参数有关。并提出了如何合理选择反应器结构参数的原则。

间热径向流反应器料层厚度对煤热解特性的影响

考察了方形径向流固定床煤热解反应器中变化煤层厚度对料层升温速度及煤热解产物分布特性的影响。随着料层厚度增加,导致煤热解反应要求的时间增长,热解水和气的产率相应增加,焦油和半焦收率逐渐降低,但焦油中轻质组分(沸点低于360℃组分)含量呈升高趋势,半焦和煤气热值稍许降低。如,加热壁温度900℃、从45 mm至105 mm增加煤料层厚度时,焦油产率从7.17%(质量,下同)下降到6.26%(相对干基煤),但焦油中的轻焦油组分含量则从67%升至72.7%,半焦产率由80.0%降至77.0%,热解水和煤气产率分别由6.96%和5.91%增至8.85%和7.90%,煤气热值则由24348.5 k J·m-3下降至20649.2 k J·m-3。所得半焦的热值径向上由高温侧向低温侧逐渐降低,煤料层越厚、热值降幅越大,而相同煤料层厚度处与加热壁平行的同一轴向平面上的半焦热值基本相同。针对研究的反应器,气相热解产物在反应器内沿径向(横向)由高温料层区向低温料层区流动。在该过程中伴随着热解产物对远离加热壁的低温煤料的传热、热解生成重质组分的冷凝和在煤/半焦颗粒表面的吸附截留,进而在低温料层进一步升高温度时发生二次裂解等物理化学过程。反应器内煤层厚度越大,上述各种伴随的物化作用越显著,从而明显影响煤料层的升温及热解特性。

催化重整集总动力学模型(Ⅲ)——工业应用软件的编制和验证

为将十六集总催化重整动力学模型用于工业实际,本文分析了重整反应器的特征,建立于移动床和固定床2种反应器的模型,设置了装置因数,并编制了工业应用软件。通过对3套工业催化重整装置操作数据的验证计算,表明模型可靠,拟合性能较好,工业应用软件简明有效。

用改进型RBF网络进行催化剂活性估值

An improved RBFN algorithm is proposed.Its training algorithm includes K-mean cluster algorithm and improved recursive method with discounted measurements.The former is used in on-line leaming network centers,and the latter is used to adjust netword weights.Simulation results about estimating the catalyst activity in an industrial fixed-bed reactor show that the training algorithm provides simple structure,good track performance,fast learning speed.

轴径向床中二维流动的研究Ⅲ．离心流动

在前文流体二维流动模型的基础上，考察了在流道静压均恒和限定流道时离心流动型轴径向床的流场，讨论了流道宽度和触媒封高度对调节流体分布的影响，并与向心流动轴径向床进行了比较。

采用轴径向技术有效解决固定床反应器阻力降的快速升高

讨论了固定床反应器阻力降快速升高的原因 ,介绍了用轴径向技术解决这一问题的原理及优点 。

多床层径向反应器中床层的流场行为

在直径3m、高5m的大型多床层径向反应器冷模装置上,通过测定流体在流道和各分床层内的静压分布,考察了各分床层的流体流动行为和特征.结果表明,当流道静压差的均方根偏差小于1%时,各分床层静压差的均方根偏差小于5%,流体在各分床层的径向流速沿轴向分布均匀,流速最大偏差小于5%;当流道静压差沿轴向的差别大于10%时,则其沿轴向分布显著不均匀,且靠近流道静压变化梯度大的分床层的径向流速均匀性最差,床层上下端流速偏差达70%.Π型流动形式是动量交换型径向反应器的最佳选择,适宜的两流道静压差设计可实现径向流速沿床层轴向完全均匀分布。

一类固定床反应器基于改进混合模型的推断估计

对一类工业固定床反应器出口转化率提出了一种基于改进混合模型的推断估计。该推断估计器包括过程简化机理模型，改进型径向基函数网络（ＲＢＦＮ）及在线自校正三个部分。仿真结果表明，该推断估计器具有良好的静态、动态特性，较高的估计精度和较好的实时性，所需训练样本少，易于理解和研究，外推性能良好等优点。

中心气升式气-固环流反应器中床层密度的实验研究

采用光纤测量方法，在不同的操作条件下，对一套中心气升式气-固环流反应器冷模装置内4个区域中不同轴向、径向位置的局部床层密度进行测量，得到沿轴向、径向局部床层密度分布的规律。结果表明，在导流筒区，沿轴向高度h=512-1112mm内，各截面平均床层密度分布比较均匀；在环隙区，由于颗粒夹带气泡量的不同，沿轴向不同截面平均床层密度降低的大小程度不同；局部床层密度在环隙区沿径向分布比较均匀，而在其它区域（导流筒区、底部分布器影响区和气-固分离区）呈中心区大边壁区小的不均匀分布形态。

三套管连续换热式氨合成塔催化床的二维模型

本文建立了三套管连续换热式氨合成塔催化床的二维数学模型,用逸度表示反应速率,求得了床层内轴向和径向温度及浓度分布的数值解。模拟计算结果表明,由于冷却段催化床内插冷管,冷管内与床层内的温差较大,使床层的径向存在较大的温差。采用一维模型进行计算与实际情况存在一定的偏差,这一点在反应器的设计和催化剂的还原中是不容忽视的。