用于四氯化钛生产的复合式气力输送反应器的一维模拟——II. 反应器性质的计算结果

通过数学模型求解研究了氧气初始浓度、氯气初始浓度、初始炭矿比对用于四氯化钛生产的复合式气力输送反应器的反应特征和反应性质的影响.模拟结果表明,增加氧气初始浓度有利于富钛料转化量的提高,但过高的氧气浓度将导致床层内石油焦含量迅速降低,石油焦起不到稀释剂的作用;增加氯气初始浓度有利于富钛料的转化,但浓度过高将不能有效提高转化率;针对富钛料初始含量,MPTB床层存在一个饱和能力,此时富钛料转化量最大;当氧气初始浓度、富钛料初始含量的取值过低时,MPTB将不能达到热量平衡,在合适的氯化温度范围内(700~1100℃)不存在能够稳定操作的温度点.     

用于四氯化钛生产的复合式气力输送反应器的一维模拟—I. 数学模型

复合式气力输送反应器是一种将提升管和多颗粒气力输送床串联使用的新型反应器，其中多颗粒气力输送床是由循环床叠加在密相湍床上形成的，适合于所需单程反应时间较长且需颗粒间、气固间作用力较大-防粘结、提高传质效率等的气固反应体系. 本工作用一维流化床反应器模型研究了用于四氯化钛生产的复合式气力输送反应器的反应性质，其中气体成分在泡相和乳相间的扩散速率通过气泡聚并模型进行计算并用粒子数平衡模型(Population balance)模拟颗粒沿轴向的粒径分布变化. 该模型可以同时获得反应温度、床内颗粒组成、气体成分、颗粒扬析量、反应效率等对生产非常重要的指标参数.     

用于四氯化钛生产的复合式气力输送反应器的一维模拟—I. 数学模型

复合式气力输送反应器是一种将提升管和多颗粒气力输送床串联使用的新型反应器,其中多颗粒气力输送床是由循环床叠加在密相湍床上形成的,适合于所需单程反应时间较长且需颗粒间、气固间作用力较大-防粘结、提高传质效率等的气固反应体系. 本工作用一维流化床反应器模型研究了用于四氯化钛生产的复合式气力输送反应器的反应性质,其中气体成分在泡相和乳相间的扩散速率通过气泡聚并模型进行计算并用粒子数平衡模型(Population balance)模拟颗粒沿轴向的粒径分布变化. 该模型可以同时获得反应温度、床内颗粒组成、气体成分、颗粒扬析量、反应效率等对生产非常重要的指标参数.     

用于四氯化钛生产的组合式流化床的模拟

组合式流化床是一种将提升管和湍床串联使用的新型反应器,适合于所需单程反应时间较长且需颗粒间、气固间作用力较大——防黏结、提高传质效率等的气固反应体系.通过数学模型模拟研究了提升管预热方式、氧气初始浓度、初始炭矿比对用于四氯化钛生产的组合式流化床的反应特征和反应性质的影响,其中颗粒沿轴向的粒径分布变化通过粒子数平衡模型进行描述.模拟指出：富钛料主要的转化在湍床中进行;焦炭颗粒的燃烧反应存在“着火”温度(约873K）;氧气初始浓度和富钛料初始含量的增加能够增大富钛料的转化量,但氧气初始浓度达到一定程度（3.0mol•m^-3）后已不能有效增加富钛料转化量;氧气和氯气初始浓度高于某一数值时,在合适的氯化温度范围内（973～1373K）,湍床才存在稳定的操作温度点.     

甲醇制氢反应器的一维模拟及工况分析

在温度220-280℃、液空速0．8-2．0h^-1、压力1．3-2．7MPa条件下，于无梯度反应器中测定了ALC-1A型双功能催化剂工业颗粒的宏观反应速率，得到了以速度表示的甲醇裂解重整多重反应的双速率宏观动力学方程。建立了甲醇裂解重整制氢工业管式反应器的一维拟均相数学模型，以工业反应器结构尺寸和操作数据为基准计算出计入壁效应及催化剂失活的活性校正因子。考察了不同的原料液配比、系统压力、液空速、壁温及进口温度下甲醇的转化率、氢气的时空产率和床层出口温度的变化。结果表明在一定范围内，降低甲醇在原料液中的含量，提高压力，选择适当的液空速和壁温，将有利于提高反应器的操作性能：单纯提高床层进口温度对反应几乎没有影响。     

影响复合式生物反应器运行的主要因素

为考察溶解氧、温度和有机负荷对复合式生物反应器的净化效能。实验室试验对稳定期处理系统的净化效能进行了研究。试验结果表明：温度对投加耐冷菌群的复合式生物反应器净化效能的影响不大,溶解氧在2mg／L～4mg／L之间,OLR控制在0．1～0．3kgCOD／（kg膜泥量·d）时,反应器有着较高的净化效能。     

甲烷化反应工艺流程和反应器模拟

通过分析绝热反应曲线和反应过程CO转化率曲线,设计可行的多级绝热固定床甲烷化工艺流程,得到了一个第一甲烷化反应器循环比为3.0,反应器个数为3的甲烷化反应系统。建立绝热固定床反应器的一维拟均相数学模型,在工业操作条件下,分析了该流程中3个甲烷化反应器内的温度和摩尔分数分布规律。在合成气的进料速度800 kmol/h,进料温度553 K,操作压力为3.0 MPa,氢碳物质的量比约为3.0,循环比为3.0的条件下,模拟结果表明:物料在3个反应器出口的温度分别为879,725,611 K;甲烷干基摩尔分数分别为53.48%,79.24%和95.49%;CO在3个反应器出口的转化率分别为82.18%,99.41%和100%。第3反应器出口CH4干基摩尔分数为95.49%,满足了工业生产要求。     

水泥粉气力输送系统设计计算及数值模拟分析

水泥粉灭火设备的核心部分为水泥粉密相气力输送系统。介绍了水泥粉气力输送系统的主要参数计算,并运用FLUENT软件进行数值模拟计算,验证了运用经验公式与数值模拟的计算结果统一,同时根据数值模拟结果,进一步探究得出:输送管中水泥粉的流型符合密相气力输送的主要流型特征,且水泥粉的出口速度满足了消防灭火要求。     

弯管气力输送炭黑的数值模拟与分析研究

建立炭黑浓相气力输送的数学模型,对炭黑在弯管中的流动状态进行数值模拟分析。结果表明,炭黑颗粒在弯管中的流动状态不稳定,应尽量减少弯管数量,且两个弯管的距离不宜太短;弯管最易磨损,弯管30°～60°外壁面处的压力最大,磨损也最大,可在弯管的易磨损部位附加可更换衬板来延长弯管的使用寿命;炭黑在弯管中的输送压降与弯径比（R/D）有关,当R/D=5时输送压降最小,最有利于炭黑的稳定输送和节能输送。     

搅拌反应器内计算流体力学模拟技术进展

综述了计算流体力学(CFD)技术应用在搅拌反应器的进展情况。重点对搅拌反应器内流动场模拟的各种处理方法,包括"黑箱"模型法、内外迭代法、多重参考系法和滑移网格法,进行了介绍与评价,指出了各种方法所具有的特点及存在的问题。阐述了搅拌反应器内CFD技术的发展方向,并就国内的研究现状进行了简单概述。     

水平管气力输送的数值模拟研究

对气体相湍动能采用修正的k-ε二方程模型,颗粒相湍动动能采用颗粒动力学方法,考虑两相间的相互作用,发展建立了水平管气力输送的数学物理模型和计算方法.该模型能计算颗粒相压力、粘性系数、扩散系数、导热系数、颗粒温度等流体力学特性参数.用文献实验得到的压降和转捩速度验证了所建模型和计算方法的正确性.就水平管中圆柱坐标系下典型的三维悬浮气力输送过程进行了初步数值研究,得到了管道沿程压降、平均气体速度、平均颗粒速度和平均颗粒浓度的变化、以及输送方向上不同截面处的颗粒浓度分布.结果表明:在给定的输送条件下,颗粒在管中并不总是维持同样的悬浮状态,在入口和快速加速度段,悬浮颗粒易集中于管中心区域,从加速段到恒速段,悬浮颗粒逐渐向管底沉降;颗粒浓度在管截面上有两种分布状态.为进一步利用该法研究气力输送打下了基础.     

搅拌反应器中计算流体力学数值模拟的影响因素研究进展

回顾了搅拌反应器中计算流体力学（CFD）数值模拟方法的研究历程,包括搅拌桨叶边界条件法、内外迭代法、滑移网格法、多重参考系法、快速照相法等方法;结合各种模拟方法的特点,对机械搅拌反应器数值模拟过程中的挡板的存在、尾涡的消除、复杂桨叶类型的模拟、网格精度的影响、湍流模型的选择、离散格式的差异等几个因素的影响作了分析。提出了搅拌反应器的CFD数值模拟仍有待深入研究。     

醋化反应器节能的数值模拟

针对特殊的醋化反应体系,在现有的醋化反应器传热条件基础上,采用数学模型计算并预测提升冷冻盐水温度的可行性。计算结果表明,将冷冻盐水的温度由-46℃提升至-30℃时,对温升曲线及峰值温度的影响可满足生产需求,并进一步由工业试验结果验证了模型的精度。     

用于聚酯生产的高黏缩聚反应器

高黏缩聚反应器的设计要点在于既要保证熔体的流动性,又要提供小分子足够的脱挥面积。介绍了单筒单轴/双轴反应器、双筒双轴反应器、笼式缩聚反应器、多段式反应器等卧式反应器的结构和特点,这些卧式反应器在液相增黏中均有不错的反应效果;介绍了立式落条式降膜反应器和栅板式降膜反应器的结构和特点,这两种立式反应器在能耗方面比较有优势,也具有一定的开发前景。     

复合式膜生物反应器内的同步硝化反硝化研究

研究了半软性填料膜生物反应器内的同步硝化反硝化现象及机理,考察了DO,C/N对有机物和氨的去除效果以及对同步硝化反硝化的影响.试验结果表明,反应器内存在较好的同步硝化反硝化效果.进水COD为800 mg/L左右,pH为7.0～8.0,HRT为10h,温度为25℃时,D0为2.5 mg/L左右,C/N为20左右的条件下同步硝化反硝化效果最好,且COD,NH 4-N,TN去除率都可以达到90%以上.     

聚丙烯环管反应器的模拟

以荆门石化总厂 7万t/a聚丙烯装置为基础 ,介绍了环管反应器特点 ,分析了物料在环管反应器中的流动特性 ,建立了符合其性能的数学模型。通过对模型的求解 ,得到了固含率、单体浓度、反应器温度、冷却水温度、聚合反应速率、链转移反应速率和催化剂失活速率等参数与环管反应器管长度的关系 ,为聚丙烯环管反应器的优化操作提供了理论依据     

连续法生产PET的第二酯化反应器改变进出口益的操作模拟

应用聚酯反应过程数学模型，模算因第二酯化反应进出口位置改变对聚酯生产中各反应器出口物料性质的影响。表明第二酯化反应器内物料流向从内室向外的优点较多；粘度指标容易达到；产品的Ｅｅｇ量略代；预缩聚反应器的真空负荷降低，并减少了齐聚物的夹带。     

微通道反应器的一维放大及气液传质特性

微通道反应器能有效增强气液间传质,但处理能力受限。为了提高微通道的处理量,对微通道反应器的一维放大及气-液传质特性进行了研究。以乙醇胺（MEA）和甲基二乙醇胺（MDEA）混合水溶液吸收CO₂为研究物系,在通道深度恒定时,考察了微通道宽度、气液流速对传质特性的影响。结果表明,传质系数和体积传质系数均随通道宽度先增大后缓慢减小,在通道宽度为1000 μm时达到最大值。比表面积随通道宽度的增大而降低。因此,合理增大微通道宽度,可在提高处理能力的同时,仍然保持良好的传质特性。     

聚丙烯中试装置环管反应器的模拟

通过对中石油75kg/h聚丙烯中试装置环管反应器的分析和研究,建立了数学模型。通过对模型的求解,得到固含量、单体浓度、活性中心浓度、氢气浓度与环管反应器长度之间的关系,为中试装置环管反应器的操作优化提供了依据。