甲基氯硅烷流化床反应器工程放大探讨

探讨了用热模实验数据和已知的几种模型拟合的办法,来寻求甲基氯硅烷流化床反应器的工程放大途径。通过对φ400 mm流化床反应器的实验数据和已知的几种模型的拟合,在模型参数气泡直径d_b采用d_b=[Lmf(Uo-Umf)/0.711(Lf-Lmf)]~2/g计算值的情况下,B-E(M)模型(Davidson model)的拟合结果较符合实验值,平均误差为5.24％。经放大至φ1000mm流化床反应器验证,以B-E(M)模型进行模拟试验的结果与生产实际值的误差仅为1.41％。该模型可作为甲基氯硅烷流化床反应器工程放大的适宜模型。     

2万吨／年硝基苯加氢流化床反应器设计

本文主要介绍流化床反应器设计中的工程放大技术。其特点是抓住工程放大的核心——克服放大效应,即如何控制气泡直径和防止气体返混这两个基本要点。流化床反应器放大时在以下三方面作了改正:1.气、固分离散术;2.反应热回收技术;3.密相床气泡控制技术。这项设计的技术水平属国内领先、并达到国外同类流化床反应器的生产水平。     

流化床反应器四区模型

<正>准确而全面的流化床反应器数学模型是流化床合理设计与放大的基础。陈甘棠先生(1982)在总结综合了流化床的各种气泡模型的基础上,提出了较为全面的流化床四区模型。该模型根据具体情况可简化为三区(相)或二区(相)模型,如模型参数的计算关联式选用得当,则可不设可调参数。结合一级反应和多反应网络的动力学模型,可利用四区模型模拟各种流化床反应器的行为。流化床四区模型的基本假设为:     

沸腾转化催化剂床内气泡特性研究与工业反应器的模拟和优化

在直径190mm的有机玻璃塔内,对填装0.27～0.79mm的以球形硅胶为载体的钒催化剂(B类粒子)流化床进行了实验研究。用直射式光纤探头连接微机采样和分析。结果表明,气泡直径和上升速度与A类粒子流化床获得的关联式基本相符。但气泡分率随床高增加而明显增加。根据实验结果,确定了B类粒子流化床反应器的模型参数。用两相平推流模型与本研究所获得的气泡参数及反应动力学方程相结合,对直径为1500mm的工业反应器进行了模拟,得到令人满意的结果,并进一步优化了工业操作条件。     

烟气脱硫三相流化床反应器的数学模拟与预测放大

研究了 0 .1m和 1m两种直径烟气脱硫三相流化床反应器冷态试验装置的性能 ,利用计算流体力学模型和数值计算方法模拟了反应器内气含率分布、液体轴向速度、压降、SO₂ 浓度轴向分布与反应器出口的SO₂ 浓度 ,获得了将反应器放大到 1m塔径的计算敏感参数C_w 的关联式 ,预测了反应器直径对塔内气含率分布和压降的影响     

浆态床FT合成反应器的工程放大

基于Rheinpreussen-Koppers示范装置和Sasol的浆态床Fischer-Tropsch(FT)合成反应器工程放大实践.指出针对目前使用的Fe催化剂而育,浆态床FT合成的总包反应过程以反应控制为主,为浆态床FT合成反应器的放大提供了有利因数.当量直径放大概念在Rheinpreussen-Koppers示范装置的成功应用,为浆态床FT合成反应器的放大和生产能力的扩大提供了实践的基础.Sasol浆态床FT合成反应器的工程放大成功是以其雄厚的固定流化床FT合成反应器的技术为基础的.简介了国内浆态床FT合成技术的工业化研究进展.     

流化床中气泡的汇合长大和床层膨胀

根据文中提出的沿单位床层高度气泡平均直径的长大与气泡在水平面内的平均分开程度成比例的简化模型和已有的大量实验数据,获得了气泡沿床高长大的计算方程 本文还根据两相邻生成的初始气泡的垂直中心距与初始气泡直径成正比的简化模型及已有的实验数据,提出了初始气泡直径D_B_0的计算方程 基于上述获得的方程式以及假定鼓泡流化床的床层膨胀纯因气泡存在所造成,本文还导得了自由鼓泡流化床膨胀高度的计算式     

流化床反应器放大模拟

流化床反应器的放大,不仅涉及到反应器尺度的放大,而且还牵涉到设计细节问题特征性东西的改变。Werther Joachim提出了一个两相模型,用来估计放大对流化床反应器操作特性的影响,即所谓的放大效应。该模型综合考虑了鼓泡流化床的流体力学特性。文中考察了     

气升式环流反应器数值模拟研究进展

气升式环流反应器是一种结构简单,传质、传热效率高的多相反应器,反应器性能受物性参数和结构参数的影响,由于两相和三相流的复杂性,使得其在工业化设计放大和应用过程中存在困难。论述了气升式环流反应器内相间作用力类别和计算模型,对应用于气升式环流反应器模拟计算的简化模型、两相流模型和k-ε湍流模型进行总结,在分析现阶段气液两相流理论的基础上,明确反应器内不同流动形态下相间作用力、气泡的分散机理、气泡对湍流的影响、流动模拟模型的选取标准,能有效提高气升式环流反应器模拟的准确性及模型的普适性,为反应器的设计放大及传质模拟计算提供更加可靠的理论依据。     

硝基苯加氢制苯胺流化床反应器模拟设计

按催化剂性能和反应动力学以及化学工艺条件,分析反应速度、流化床内气体流型和催化剂失活情况,选用数学模型进行硝基苯加氢的气固系流态化催化反应器放大设计。以气体分布板设计参数,按 Behie—Kehoe 栅板模型进行分布板区的设计;根据反应器热平衡设置了竖式内构件 U 形换热管后,经 u_(br)/u_t>1判断而增设横向内构件波纹挡板.把密相区设计成稳定气泡流的鼓泡区,与 Kunii—Levenrpiel 模型相关联,进行鼓泡区的设计;以气固分离设施的设计参数,确定自由空间区设计。三区计算结果相叠加,得出在指定条件下,流化床反应器的工作状况。给出了计算框图和计算结果,经过生产进行考核,校验了设计计算,从而提供了一套可靠的硝基苯加氢制苯胺流化床反应器的模拟设计方法和一个成功的实例     

档板流化床中最大气泡尺寸和上升速度的测定

研究流化床的过程中,往往采用气泡模型和两相模型。这些过程的流动、传递和化学反应的转化率一般都可以和气泡的特征量,主要是气泡大小和上升速度关联起来,所以前人研究了各种条件下气泡的生长、长大、运动以及分布的规律。在档板流化床中,由于流化床中加设了水平内部构件,增强了气泡相和浓相之间的气体交换,减少了气相返混及延长了气泡在反应器中的停留时间,为此改善了气固接触。相间交换系数亦与气泡流上升速度和气泡大小有关。所以研究气泡的行为,特别是研究气泡的上升速度和气泡大小的关系是极为重要的。     

流化床中的腾涌现象机理

<正> 1.导言流化床中的腾涌现象机理分析,近来已成为一个引起兴趣的课题。因为,这个现象在流化床反应器,包括循环型反应器中的垂直管的设计中是十分重要的。必须认为,这种腾涌状态,在很大的反应器设计中,必须加以考虑,即使在小直径的流化床中,也可找到典型的例子。因此,为了避免形成很大的气泡,往往把大直径的流化床,垂直地分成若干较小的部分。     

喷射反应器内气液两相流体动力学特征

喷射反应器是一种重要的化工过程强化设备,可有效强化传质与传热过程、加快反应速率、提高反应产率,近年来在多个领域得到应用。本文对两种典型喷射反应器的结构及其工作原理进行了描述,系统地分析了各操作参数和结构参数对气体吸入量和气泡直径的影响规律,指出研究气体吸入和气泡破碎两种机制的必要性。对采用计算流体力学方法模拟喷射反应器内气液两相流进行了分析,指出Mixture模型适合研究气体吸入量,无法准确描述气泡运动和破碎这两个重要过程,提出采用计算流体力学与群体平衡模型结合的方法进行模拟,关键在于建立适合喷射反应器的气泡破碎频率模型。另外,结合工业应用的实际情况,强调了加入催化剂颗粒相的多相流分析对于指导工业应用的重要意义。     

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。     

循环流化床提升管反应器的放大问题

简要介绍了循环流化床提升管反应器流体动力学的复杂性,详细总结了循环流化床提升管反应器的放大效应,并讨论了循环流化床的放大方法和循环流化床的放大准则。最后,对循环流化床放大问题进行了展望。     

气—液—固三相磁场流态化床气泡特性及液相返混

在含磁性固定化细胞载体-海藻酸钙凝胶粒子的气-液-固三相磁场流化床生物反应器内,实验观察、测定了低气液速下反应器的气泡特性、相含率及液相返混。得到了磁场强度、气速、液速对局部气含率、气泡速度、直径分布概率影响的关联式。提出了合理的磁场分布板形式及经修正的液相混合模型。     

拟泡-乳曳力模型在大型高温费托流化床反应器中的CFD模拟研究

以带冷却盘管的大型高温费托流化床反应器为研究对象,开展三维计算流体力学模拟研究。传统双流体模型基于局部平均的假设,认为单位控制体内气固两相均匀分布,网格尺寸必须足够小才能正确揭示局部非均匀结构的所有细节。采用双流体模型模拟大型工业化流化床装置时,将导致网格数量过于庞大,远超现有计算能力。为提高计算效率的同时不损失模拟精度,提出了基于局部非均匀假设、适用于粗网格的拟泡-乳三相非均匀曳力(PBTD)模型。该模型将流化床分为乳化相气体、乳化相颗粒以及气泡三相,分别建立守恒方程,体现气泡的非均匀特性对气固曳力的影响。乳化相内气固曳力以及气泡相与乳化相内颗粒的曳力分开考虑。采用PBTD模型耦合传质和反应模型,建立基于局部非均匀假设的高温费托合成反应器三维流动-传递-反应模型,包括各相守恒控制方程、气泡尺寸模型、相间物质和动量交换模型、高温费托合成反应动力学模型以及初始和边界条件,预测反应器内的流场和组分浓度分布。研究结果表明:在粗网格条件下,非均匀曳力模型可以预测床层内相含率的分布情况,预测的床层膨胀高度与经验公式计算值接近,偏差为1.2%。反应器出口气体组分的质量分数与试验测量值相近,偏差在1.5%~16.0%。模拟结果证实,基于非均匀假设的PBTD模型适用于模拟工业规模的鼓泡流化床反应器,对其设计开发和工业运行具有指导价值。     

鼓泡床床层高度的细网格DEM模拟

气固流化床DEM的细网格模拟中,采用传统方法计算网格空隙率和局部空隙率会对模拟结果造成较大偏差,给出一个精确面积分数模型和一个完全依赖颗粒环境的局部空隙率模型,从而更加合理地计算网格空隙率和局部空隙率。采用二倍颗粒直径的细网格模拟了小规模鼓泡流化床,模拟的气泡形状和尺寸与实验结果接近。模拟结果表明:采用给出的面积分数模型和局部空隙率模型能较好地模拟鼓泡流化床床层高度随时间变化的波形。     

鼓泡床床层高度的细网格DEM模拟

气固流化床DEM的细网格模拟中,采用传统方法计算网格空隙率和局部空隙率会对模拟结果造成较大偏差,给出一个精确面积分数模型和一个完全依赖颗粒环境的局部空隙率模型,从而更加合理地计算网格空隙率和局部空隙率。采用二倍颗粒直径的细网格模拟了小规模鼓泡流化床,模拟的气泡形状和尺寸与实验结果接近。模拟结果表明：采用给出的面积分数模型和局部空隙率模型能较好地模拟鼓泡流化床床层高度随时间变化的波形。     

生物质流化床空气-水蒸气气化模型研究

根据流化床反应器特点,结合生物质气化动力学反应机理,建立了生物质在流化床内气化的等温稳态、一维二相动力学模型。该模型所做的主要假定如下:流化床分为气泡相和乳相,在气泡相和乳相内均存在化学反应,考虑二相内的轴向气体扩散,生物质热解过程瞬时完成,主要考虑焦碳以及CO,CO2,H2,H2O,CH4等在流化床内发生的8个主要化学反应。数学模型属于常微分方程组边值问题,利用数值计算软件M atlab7.0进行编程求解。以木粉为原料,将模型结果与实验结果进行了对比,模拟结果与试验数据符合良好,在一定程度上证明了模型的有效性和可靠性。