S型垂直筛板流化床的性能

在S型垂直筛板流化床中,以FCC催化剂和空气作为流化介质,对垂直筛板流化床的流化性能进行冷模实验研究,考察了板孔气速、固体循环量和帽罩结构对床层压降和帽罩提升量的影响,用提升量收集器测量帽罩提升量。实验结果表明,床层压降随板孔气速和帽罩底隙高度的增加而增加,而随塔板开孔直径、帽罩开孔直径和开孔率的增加而下降。帽罩提升量则随板孔气速、固体循环量、塔板开孔直径及帽罩底隙高度的增加而增加;随帽罩开孔直径的增加,提升量先增加后下降。     

倒锥型催化精馏构件的流体力学性能

为进一步提高催化精馏塔的性能,提出了一种新型倒锥型帽罩结构,针对帽罩结构参数进行实验研究。采用空气-水体系测定倒锥型塔构件不同参数下的塔板压降及液泛气速,并对其流体力学性能进行深入研究。实验结果表明,锥角对压降和液泛气速几乎没有影响。开孔比大于1时对压降无影响,开孔比小于1时压降随其值的增大而减小,液泛气速则略微增大。开孔孔径增大,则压降增大,而液泛气速减小。压降随锥体高度的增大而增大,但液泛气速与其并不呈线性变化。压降随堰高的增大而增大。催化剂装填量增大,压降增大,且液泛气速呈下降趋势。倒锥型催化精馏塔构件对其流体力学有显著影响,并在确定的条件下可选择较大的锥角,采用较小的开孔孔径和罩体高度。     

喷射型催化精馏塔构件的流体力学性能

对垂直筛板帽罩内装催化剂构成的新型塔构件进行了实验研究。考察了板孔动能因子、催化剂藏量、床层空隙率对塔构件压降、罩体喷出量以及液泛和漏液速度的影响。结果表明:压降随板孔动能因子和催化剂藏量的增加而增大,随床层空隙率的增加而减小;罩体喷出液体量随着板孔动能因子的增加先增大后减小,随床层空隙率的增加而增大,随催化剂藏量的增加而减小;漏液速度随液体流量、藏量的增加而增大,随空隙率增大而减少;液泛速度随床层空隙率、液体流量的增大而减小,随藏量增加而增大。新型塔构件流体力学性能良好。     

垂直筛板塔内催化剂筐式装填结构的流体力学研究

基于垂直筛板帽罩的垂直特性,开发了一类用于催化精馏的新型催化剂筐式装填结构.该结构的主要特点为:均匀装填催化剂的催化剂筐置于帽罩外侧;气相与被提升的液相在帽罩内形成的气液混合物从罩孔喷出后进入筐内的催化剂床层:床层内的气-液-固的有效接触可显著促进非均相催化反应的进行.用空气-水体系在内径ψ48 mm冷模塔上考察了催化剂筐式装填结构的结构参数(帽罩形式、帽罩孔径和开孔率)对装填结构流体力学性能的影响;并根据操作范围和干板、湿板压降等因素对其进行了优化.研究结果表明基于柱形帽罩的催化剂筐式装填结构的气-液-固三相的接触状态优于基于矩形帽罩的:帽罩孔径ψ2 mm和开孔率0.056时的气-液-固接触效果和塔操作状态最佳.     

CTST塔板液体提升机理的研究

在内径600mm的有机玻璃塔中研究了CTST的提升机理,研究结果表明提升量随清液层高度的增加而增大,随板孔气速增加而降低.罩体底隙小于15mm时提升量随底隙增加而增加,大于15 mm时降低,板孔开孔形式不同时,对于固定的板孔宽度,提升量随提升周边的增加先增加后降低.通过对实验数据的回归分析得出了相对提升量和绝对提升量的关联式,该研究结果对CTST塔板的工业生产有参考价值.     

旋流雾化塔盘水力学性能

对传统的垂直筛板进行改进,自主研发了旋流雾化塔盘。以空气-水为介质,对旋流雾化塔盘的水力学性能进行研究,考察孔动能因子、清液层高度、底隙高度和旋流器叶片数目对相对液相提升量和板压降的影响,并与现有垂直筛板进行对比。结果表明:旋流雾化塔板的相对液相提升量随孔动能因子增大而减小,随底隙高度增大先增大后减小,随清液层高度增大而增大,在旋流器叶片数目为5时,相对液相提升量最大。总板压降随孔动能因子、底隙高度、清液层高度增大而增大。旋流雾化塔盘的性能优于垂直筛板,满足设计要求。     

组合约束型提升管出口气固分布器的压降

在一套组合约束型提升管冷态实验装置上,通过实验研究了不同操作条件下提升管出口气固分布器的压降,并与常规气体分布器压降进行了对比。实验结果表明,在零床层及有床层的操作模式下,气固分布器压降均随提升管内表观气速和颗粒循环强度的增加而增大,在颗粒循环强度较低时,气固分布器压降曲线变化的斜率随着表观气速的增加而增大,在颗粒循环强度较高时,气固分布器压降曲线变化的斜率随着表观气速的增加而减小;随着开孔率及上部流化床层压降增加,气固分布器压降呈降低趋势,当流化床层压降达到一定程度后,分布器各孔方可实现有效布气,此后气固分布器压降趋于近似不变;在相同表观气速及开孔率下,气固分布器压降大于常规气体分布器压降。     

组合约束型提升管出口气固分布器的压降

在一套组合约束型提升管冷态实验装置上,通过实验研究了不同操作条件下提升管出口气固分布器的压降,并与常规气体分布器压降进行了对比。实验结果表明,在零床层及有床层的操作模式下,气固分布器压降均随提升管内表观气速和颗粒循环强度的增加而增大,在颗粒循环强度较低时,气固分布器压降曲线变化的斜率随着表观气速的增加而增大,在颗粒循环强度较高时,气固分布器压降曲线变化的斜率随着表观气速的增加而减小;随着开孔率及上部流化床层压降增加,气固分布器压降呈降低趋势,当流化床层压降达到一定程度后,分布器各孔方可实现有效布气,此后气固分布器压降趋于近似不变;在相同表观气速及开孔率下,气固分布器压降大于常规气体分布器压降。     

立体传质塔板板上液相速度场的实验研究

在1 000 mm的冷模实验塔内采用热膜测速仪对立体传质塔板(CTST)的板上液相速度分布进行了实验研究。得到了CTST板上液相在平面上的速度分布特征;在液层高度方向,液相速度分布在塔板进口、出口和帽罩的底隙附近,分别具有不同的特点。考察了堰高、液体流量、板孔气速对板上液相流场的影响。测量结果表明,罩内气体的提升作用对板上液相流场影响较大,底隙附近的液体速度与进入塔板的液体速度之比随堰高和板孔气速的增大而增大,随着液体流量的增大,该比值减小到一定程度后略有回升。     

垂直筛板液体提升量的研究

依据垂直筛板的传质过程和一些实验关联式,结合脱苯塔汽提段的实际设计数据和运行结果,分析了不同形状的帽罩、不同的帽罩布置方法以及板孔气速这些因素对垂直筛板塔板液体提升量和塔板效率的影响,得出结论:与其他的帽罩形状和排列方式相比,设置分离板的方形帽罩以方阵形式排列,并且将板孔气速取值控制在8.0—15.0 m/s,可有效提高塔板的液体提升量及塔板效率。将其应用在垂直筛板塔板的实际设计中,便可获得较高的液体提升量和塔板效率。     

Effect of air distributor on the fluidization characteristics in conical gas fluidized beds

The effect of an air distributor on the fluidization characteristics of 1 mm glass beads has been determined in a conical gas fluidized bed (0.1 m-inlet diameter and 0.6 m in height) with an apex angle of 20‡. To determine the effect of distributor geometry, five different perforated distributors were employed (the opening fraction of 0.009–0.037, different hole size, and number). The differential bed pressure drop increases with increasing gas velocity, and it goes from zero to a maximum value with increasing or decreasing gas velocity. From the differential bed pressure drop profiles with the distributors having different opening fractions, demarcation velocities of the minimum and maximum velocities of the partial fluidization, full fluidization, partial defluidization and the full defluidization are determined. Also, bubble frequencies in the conical gas fluidized beds were measured by an optical probe. In the conical bed, the gas velocity at which the maximum bed pressure drop attained increases with increasing the opening fraction of distributors.     

多层筛板流化床料层高度均匀性研究

通过测定流化床料层压差,研究了多层流化床顶层进料均匀性、进气及排气方式对多层流化床流化料层高度均匀性的影响。结果表明,布料越均匀,上中二料层高度越接近,且在低气速下易于形成较良好的流化层,但随着气速增大,其影响逐渐减弱;在低气速下进气方式对中下二料层均匀性有较大影响,但随气速增大影响也减弱,底部进气方式更易达到较好的料层均匀性;流化床的排气方式对流化料层基本无影响。因此均匀的布料和较均匀的进气预分布有助于均化各料层高度,并拓宽多层流化床的操作弹性。     

Optimization fluidization characteristics conditions of nickel oxide for hydrogen reduction by fluidized bed reactor

We evaluated the optimal conditions for fluidization of nickel oxide (NiO) and its reduction into high-purity Ni during hydrogen reduction in a laboratory-scale fluidized bed reactor. A comparative study was performed through structural shape analysis using scanning electron microscopy (SEM); variance in pressure drop, minimum fluidization velocity, terminal velocity, reduction rate, and mass loss were assessed at temperatures ranging from 400 to 600 °C and at 20, 40, and 60 min in reaction time. We estimated the sample weight with most active fluidization to be 200 g based on the bed diameter of the fluidized bed reactor and height of the stocked material. The optimal conditions for NiO hydrogen reduction were found to be height of sample H to the internal fluidized bed reactor diameter D was H/D=1, reaction temperature of 550 °C, reaction time of 60 min, superficial gas velocity of 0.011 m/s, and pressure drop of 77 Pa during fluidization. We determined the best operating conditions for the NiO hydrogen reduction process based on these findings.     

Transition from Low Velocity to High Velocity in a Three Phase Fluidized Bed

The onset liquid velocity demarcating the conventional and the circulating fluidization regimes of three‐phase fluidized beds was determined by measuring the time required to empty all particles in a batch fluidized bed at various liquid and gas velocities. Experiments were performed in a gas‐liquid‐solid circulating fluidized bed of 2.7 m in height using glass beads of 0.508 mm in diameter as solid phase and air and tap water as the fluidizing gas and liquid, respectively. The results show that gas velocity is a strong factor on the onset liquid velocity. Higher gas velocity yields a lower onset liquid velocity. It is also demonstrated that the onset liquid velocity has the same value as particle terminal velocity in a gas‐liquid mixture. Within the gas‐liquid‐solid circulating fluidization regime, the solids circulation rate is increased with the total liquid velocity and the auxiliary liquid velocity.     

气-固微型流化床压降特性及最小流化速度的实验研究

在内径3~20 mm的4个气?固微型流化床中,分别考察了A类和B类两种类型颗粒的流化特性,同时研究了床几何结构、操作条件、物相性质等各因素对其最小流化速度的影响。结果表明,气?固微型流化床中的床层压降特性与颗粒类型密切相关,不同的流动状态下两种类型颗粒的流动特性存在显著地差异。在固定床阶段,与B类颗粒相比,A类颗粒与壁面间的相互作用更强,导致实验压降值偏离计算值更大;在流化床阶段,较大颗粒粒径和密度的B类颗粒在床层内表现出了更高的气泡聚并和破裂程度,加剧了颗粒间的碰撞,增加了能量损失,从而形成了较高的实验压降。气?固微型流化床的最小流化速度除了与操作条件和物相性质有关外,床内径与静态床层高度对其也会产生显著影响。随着床径减小及静态床高增加,最小流化速度逐渐增加。综合考察各影响的因素,提出了适用于实验考察范围内预测微型流化床最小流化速度的经验关联式。     

微小流化床流化特性分析

在内径4.3, 5.5, 10.5, 15.5, 20.5和25.5 mm的6个气固微小流化床中,考察了石英砂和不同粒径的催化裂化催化剂的流化特性. 研究了流化床尺寸、颗粒及流化介质物性对微小流化床床层压降及最小流化速度的影响. 结果表明,不同颗粒及流化介质的微小流化床床层压降实验值均小于计算值. 传统的压降关联式不能直接用于微小流化床. 其最小流化速度随床径减小呈指数增大,在高径比1:1~3:1范围内,最小流化速度随料高增大近似呈线性增大,其增大速度随床径增大而变缓. 基于实验数据得出了微小流化床最小流化速度的关联式.     

气液并流筛板式填料压降的数值模拟

基于欧拉-欧拉模型,采用CFX软件对筛板式填料的气液两相并流流动进行了模拟。将模拟所得的压降与填料的出厂特性值进行了对比,发现在液气动能参数较小的情况下,两者吻合较好。分析了该流场内的速度分布和压力分布的特点,射流卷吸作用使流场内两相流体混合,但涡旋使筛板下方压强减小,射流撞击使筛板上方压强增加。对不同结构的矩形筛板式填料的压降进行研究,结果表明：筛板孔径和液相流量是影响筛板压降的重要因素,开孔直径越小,液相流量对单板压降的影响越大;上层筛孔投影与下层筛孔相交的结构更能有效降低单板压降。液相流量较大时,两个不同板间距的单板压降曲线将相交于一点,气相流量低于此交点时,板间距越小,单板压降越大;气相流量高于此交点时,则相反。