循环流态化：（Ⅵ）反应器行为及其模型

循环流化床反应器在工业中具有十分广阔的应用领域和前景。但目前已成功的工业应用,尤其是作为催化反应器的应用过程。尚十分有限。本文对目前循环流化床几个成功的工业应用过程进行了介绍,反映了适于用循环流化床反应器的过程所具有的特点。结合循环流态化气固流动及传递规律,描述了循环流化床反应器数学模型的基本构成、功能及其研究现状。最后讨论了循环流化床反应器设计及应用的要点,探讨了影响循环流化床反应器推广应用的制约因素及其对策。     

气-固循环流化床的流动特性

循环流化床是一种新型高效无气泡气-固反应器,应用广泛。文章首先介绍了气-固循环流化床的特点,总结了循环流化床上部区域的流动特性,并讨论了循环流化床底部区域的流动特性,最后展望了循环流化床流动特性研究的发展趋势。     

快速流态化技术进展

快速流态化是一种高效的,无气泡气固接触技术,是当代流态化技术研究的前沿。本文介绍了有关快速流态化技术的发展、研究及应用状况,叙述了快速流态气固流动的基本规律及其存在区域的判别和气固流动模型。同时展望了快速流化床的发展前景。     

循环流化床研究进展

循环流化床作为反应器或接触器具有其它多相反应器不可比拟的优势,在社会生产中发挥着重要作用。本文综述了气固循环流化床的发展、主要应用工艺、反应器型式及人们对气固循环流化床反应器关键结构、流体力学、传热和传质方面的研究。简单介绍了液固及气液固三相循环流化床的研究和应用。     

循环流化床技术在烟气脱硫中的应用

阐述了循环流化床烟气脱硫工艺的机理,指出反应器的应用、水分的加入和脱硫剂物料的循环是该脱硫工艺的主要特点;综述了国外几种循环流态化脱硫工艺如CFB、RCFB、GSA、NID的流程和特点;介绍了循环流态化脱硫工艺在我国的发展和应用情况,提出应深入研究脱硫塔内气—固运动规律,解决压力降问题,开发高品位脱硫剂,拓宽脱硫副产物的利用途径。     

循环流态化：（Ⅲ）气,固流动模型

根据气、固两相流动的基本特征,循环流态化气、固两相流动模型可分为局部流动结构模型及整体流动结构模型两类。局部流动结构模型主要描述床内稀相及絮状物相的局部分布及变化,而整体流动结构模型主要描述床中空隙率。颗粒速度以及气体速度轴、径向分布及变化,其中根据实用层次不同,整体流动结构模型可分为一维、一维两区及两维模型。本文对循环流态化气、固流动模型进行了分类评述,供循环流化床反应器设计时参考。     

循环流态化：（Ⅱ）气—固流动规律

循环流态化气、固两相流动行为是比较复杂的,它不仅取决于气体速度、颗粒循环速率以及气、固物性;而且受设备条件(床层直径、床层高度、进、出口结构、内部构件等),操作温度和压力等因素的影响。循环流态化气、固流动的基本特征,表现在局部结构上是存在颗粒的聚集现象,表现在整体结构上为存在颗粒浓度、气体、固体运动速度等的轴、径向不均匀分布。这种局部和整体宏观上的不均匀性,相互影响,相互关联,是表征循环流态化气、固两相流动行为的重要因素,也是研究和改善循环流化床反应器的基本课题。     

加压气固流态化进展

自从气相法烯烃聚合加压流化床和煤加压流化床燃烧与气化等新技术开发研究以来,加压流态化研究受到人们的重视。由于加压流化床的床层膨胀比增大,有利于气固相之间的接触,有利于化学反应的传质和传热过程,因此,加压流化床,是一种设备小,生产强度大的高效反应器,具有很大的发展潜力。现对加压气固流态化及其应用介绍如下。     

气固环流反应器的研究进展

气固环流反应器是将气液环流理论与稠密气固流态化理论进行合理移植、耦合而形成的一种新型气固流化床反应器。对近年来国内外学者在该领域的研究进行了回顾,参考了内循环流化床的一些研究结果,对操作条件、几何结构对气固环流反应器内两相流体力学行为的影响规律进行了总结和分析,并对进一步的研究进行了展望。     

基于计算流体力学的气相烯烃聚合反应器模拟综述

气相聚合过程以流化床为核心反应器,其混合、传递和化学反应过程规律对工艺研发具有指导意义。计算流体力学是一种模拟流体流动的方法,可节省大量人力和物力并提供更全面的反应过程信息,在气固流态化领域得到广泛应用。基于计算流体力学的流态化模拟的难点在于如何建立能够恰当描述颗粒团聚过程的曳力模型,关于热量传递甚至聚合反应过程的模拟工作都是基于此发生的。随着计算机运算能力的提高,研究工业尺度的流化床反应器以及由粒径分布而带来的传递过程的影响可能成为模型广度及深度发展的方向。     

回眸与展望流态化科学与技术

流态化作为一门具有科学内涵的学科始于20世纪40年代,但对于尚没有流态化命题下应用流态化技术的生活和生产活动,如淘米和扬谷,早已存在。此类活动的文字记载出现于16世纪。近代流态化理论以郭慕孙提出的广义流态化理论和无气泡气固接触理论以及Davidson提出的气泡理论为代表,而近代流态化技术的工业应用则以煤的气化和石油的催化裂化为代表。当前流态化的理论研究主要集中于流化床内由不同尺度的颗粒、液滴、气泡、聚团的时空不均匀分布所形成的不均匀结构的预测与优化调控理论与方法的研究,不均匀结构与传递和反应的关系理论的研究以及流态化床的计算机模拟与放大研究。当前流态化技术的工业应用范围已涵盖化工、冶金、能源、材料、环境等领域。在我国,由于经济快速发展,流态化技术应用尤为活跃。采用由流化床局部构效关系模型与两流体模型相结合的计算机模拟方法是解决流态化反应器过程优化调控和设备放大问题的有效途径。该方法面临许多挑战,需要付出艰苦的努力。目前中国工业正处于调整产业结构,淘汰落后产能,实现节能减排、清洁生产的转型期。在许多工业流程中,用高效节能的流态化床反应器替代低效高能耗的回转窑、固定床、移动床反应器正逢其时。     

气固循环流态化研究中常用的测试技术

本文从颗粒浓度、气固速度以及气固混合行为三方面综合介绍了循环流化床研究中常用的各种测量技术,对其中比较常用和新兴的测量方法进行了较为详细的说明,以便于我国循环流态化领域辛勤工作 的研究者参考。     

气固流化床中气泡流运动特征和空隙率径向分布

引言流态化技术在工业领域应用越来越广,但由于流态化行为复杂,许多内在规律还有待于进一步揭示．气固流化床中最基本的特征是颗粒聚集的乳化相与气体聚集的气泡相共存,它的复杂性就在于它的不均匀性和多态性．气固流化床中的不均匀性是由空隙率分布来描述的,然而空隙率的分布目前还未能从理论上得到定量的描述．气固流化床内的空隙率分布与气泡的运动密切相关,因此对床层空隙率的了解最终决定于对流化床气泡运动的研究．在此作者采用流体力学的方法从宏尺度和宇尺度范围来探讨气固流化床内气泡的运动规律,建立相应的多尺度、连续介质…     

气液固流化床流动介尺度模型研究进展

气液固流化床是一类重要的多相反应器,在化工及相关过程工业中有着广泛的应用。然而,由于对该类反应器内复杂的多相流动结构的定量描述十分有限,目前其设计和放大仍主要依赖经验,致使放大成功率低,反应结果达不到预期效果。因此,建立和完善气液固流化床内的三相流动机理模型,是实现该类反应器科学设计和放大的关键环节。对气液固流化床内的三相流动机理模型的研究进展进行了分析,着重总结了三相流动介尺度机理模型研究的新进展,并指出了存在的问题和进一步研究的方向,希望为该类反应器的基础研究和工业应用提供参考。     

1989～1991年国内流态化文献目录

1 前言从上次文献调查(“1986～1988年国内流态化文献目录”,化学反应工程与工艺,1990,6,[2],103)以来,国内流态化研究与应用又有一定发展。本次文献调查表明,1989～1991年3年间,在有关国内发行的43种杂志及国内有关学术会议上,流态化文献约370余篇,其中低、中速流态化方面增长19篇,中高速流态化文献增长18篇,三相流态化方面增长18篇。在流化床应用方面,文献量与上次调查基本持平。这些结果说明,包括传统流化床在内的流态化基础研究依然是流态化技术研究的热点,对各种流动现象的研究正在不断深入。在液—固及三相流态化方面,生物流化床的研究引人注目。在气固流态化方面,超细颗粒的流     

新型循环流化床反应器研究进展

开发新型循环流化床反应器始终是流态化领域研究的热点。本文首先简介了循环流态化的基本原理以及床层内部流体动力学特性,然后从装置构型、操作工况、流动特性以及应用前景等方面综述了近年来新型循环流化床反应器技术的研究进展,并对其进行了系统分类:高密度循环流化床和循环湍动流化床在实现提升管增浓的基础上,极大地改善了流化床体系中明显的不均匀时空流动结构,但是各有弊端,例如高密度循环流化床(HDCFB)中颗粒沿径向混合有很大的梯度,循环湍动流化床(CTFB)中存在强烈的轴向返混以及颗粒停留时间较长,且两者整体偏低的颗粒浓度进一步限制了其在两段提升管催化裂解多产丙烯(TMP)等生产低碳烯烃工艺的应用;变径提升管反应器、内循环型提升管反应器以及多流型提升管反应器等新型反应器将提升管高效的气力输送特性与密相床内较高的颗粒浓度、高效的热质传递等优点相互耦合,在提升管内既能实现高密度输送又能形成均匀的流动结构,消除反应环境对产品分布的影响。最后指出,新型循环流化床的研究应从改善流动结构、发展优化组合技术以及建立统一流动模型3个方面着手。     

半干法循环流化床脱硫反应器内构件研究进展

常规脱硫反应器存在着床内气固流动不均匀、脱硫剂利用效率低等问题。安装内构件可以破碎气泡和颗粒团聚,改善流化质量,强化脱硫反应器内的气固传质和反应过程,提高脱硫效率。本文介绍了近年来半干法循环流化床脱硫反应器内构件的研究现状,主要介绍了惯性式内构件、钝体式内构件、孔板式内构件、复合型内构件;阐述了各种内构件的形式及特点,其中惯性式内构件能够强化气固分离,但不能优化流场;钝体式内构件能够增强反应器内气固湍动程度,但对轴向混合影响不大;孔板式内构件能够均布流场,但易堵塞;复合内构件能够改善流化性能,强化气固接触,但床层压降较高。通过对装有不同内构件的循环流化床脱硫反应器中气固两相流动特点的分析,指明了各类内构件对流化床内气固流动的作用原理及优缺点,综合床层压降及颗粒浓度分布,并根据现有流化床脱硫反应器内构件特点提出了促进气固高效接触、降低床层压降等新型内构件的开发方向。     

过程所与流态化-庆祝过程工程研究所建所60周年

中国科学院过程工程研究所自1958年创建以来已经走过60年一个甲子的历程. 该所坚持面向科学前沿、面向国家重大需求、面向国民经济主战场的中国科学院办院方针,在应用基础研究和工业应用两方面均取得了一系列重要成果,在流态化科学与技术领域尤为突出. 在已故所长郭慕孙院士的领导下,过程所在流态化科学与技术领域长期处于世界领先地位. 本文回顾和概述了该所在流态化理论与工业应用两方面所取得的一系列重要成果. 理论方面包括诸如广义流态化理论、无气泡气固接触理论、气固流态化的散式化理论、流化床结构?传递关系理论、EMMS理论与介科学、微型流化床的提出及定义等;工业应用方面涉及诸如贫铁矿的流态化磁化焙烧、煤的流态化热解、锰矿的流态化还原、高湿高氮燃料的低NOx双流化床解耦燃烧、低焦油流化床两段气化、中石化MIP(Maximizing Iso-Paraffins)循环流化床技术的计算机模拟放大等. 仅以此文作为献给过程所创建60周年的生日礼物,以此激励我们继承与发扬老一辈科学家的求真务实爱国敬业精神,在科研工作中取得更大的成就.     

循环流化床颗粒浓度波动信号多重分形测度分析

由于循环流化床气－固两相流动规律相当复杂，使得至今对其流动规律的认知仍不足以直接用于循环流床的工业设计与放大。近十多年来，确定性混沌理论已被用于循环流化床动力学特性的研究，与其密切相关的分形理论也被用于流化床流动特性的研究。然而，这些研究所用均是采用单分形理论，而单分形理论对解释循环流化床复杂的非线性气－固流动行为显得能力不足。为了探讨循环流化床内颗粒流体系统非线性、非均匀性和混沌特性机理。本文引入不同测试多重分形分析的方法，用小波变换模极大值与多重分形测度分析方法相结合，检测循环流化床颗粒浓度波动信号奇异性并得出多重分形奇异谱。结果表明循环流化床颗粒浓度波动信号具有明显的多重分形特性。小波变换多重分形方法可以用来描述床内颗粒流动特性，为探讨循环流化床颗粒流体系统非均匀机制提出了一种新的方法。     

循环流态化：（Ⅳ）气,固混合

气、固混合过程的研究与预测,是循环流化床反应器设计和模型化的关键之一。本文分析了循环流化床内气、固混合的机理。表明由于颗粒的聚集与解体以及气固两相在床内轴径向流动的不均匀性,因此在循环流化床内气固两相无论在局部,还是在整体上均存在着明显的混合。目前,在循环流化床基础研究中,气、固混合的研究是一个比较薄弱的环节。已有的研究结果之间尚存在不够统一、甚至相互矛盾的问题,需要进一步大量系统地工作。