流场径向分割对鼓泡塔液相返混特性的影响

在直径为50 cm,总高为550 cm的鼓泡塔中,采用脉冲示踪技术考察了流场径向分割对鼓泡塔内液相返混特性的影响.实验中气液两相分别为空气和水,气相流速为3.0～8.6 cm/s,液相流速为0.30～1.00 cm/s.实验结果表明:在考察条件下,随着表观液速的增加,停留时间分布曲线的拖尾情况得到改善,鼓泡塔内液相返混...     

流动反应器内返混研究

以多釜串联模型为主体,采用示踪法.对不同搅拌速率和不同流体流量下四联釜流动反应器内的返混状况进行了测定,建立了该系统的数学模型.结果表明,搅拌速率及流体流量影响系统返混程度大小,在实际的生产过程中,可以通过调节上述2个可控制的因素,对反应的过程进行控制和调节,使反应向着最有利的方向发展.     

液固磁稳定床中固含率分布与液相返混特性

固含率分布和液相返混系数是液固磁稳定反应器放大与优化所必需的基础数据。采用床层膨胀高度法、光电法及瞬态点源示踪技术,研究了以SRNA-4催化剂为固相的液固磁稳定床中固含率分布和液相返混特性。试验结果表明,固含率轴向分布基本均匀,径向为“扁-陡曲线”分布。固含率随磁场强度和颗粒尺寸的增大而增大,随液体粘度和空塔液速的增大而减小。轴向液相返混系数随磁场强度和液体粘度的增大而减小,随空塔液速和颗粒尺寸的增大而增大。回归得到了固含率和轴向普朗特准数的关联式,预测值与试验值吻合良好。     

苯乙炔选择性加氢滴流床反应器内的液相轴向返混特性

苯乙炔选择性加氢是从裂解汽油C₈馏分中回收苯乙烯的关键反应,本文采用滴流床反应器对该反应体系的液相轴向返混行为进行了研究。首先利用脉冲示踪法测得了不同操作条件下的液相停留时间分布密度;然后基于固定床轴向扩散模型,通过有限元正交配置法和Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法,计算得到了Péclet数和液相平均停留时间;最后考察了主要操作条件对液相轴向返混的影响。研究结果表明,增大液体流量、气体流量、温度以及压力均可减小液相返混,而增大颗粒粒径会使液相返混加剧。     

扩散模型法研究流体返混对传热的影响

将“停留时间分布（ＲＴＤ）”概念引入换热过程研究。以扩散模型法定量地分析了仅仅由于返混而引起的对传热的影响,为确定合理的换热器换热面积理论设计裕度提供了理论依据。     

撞击流反应器撞击区流动特性研究

为研究撞击区的流动特性,在有效容积为160 L的撞击流反应器内,以水为介质,饱和KCl溶液为示踪剂,用电导法测定了不同导流筒出口间距和撞击流速下的示踪剂浓度曲线,并通过多釜串联模型拟合得到了撞击区的平均停留时间及模拟釜数。结果表明:导流筒出口间距减小,撞击流速增大,撞击区平均停留时间减小,釜数减小;撞击流速为2.0 m/s时,撞击区内流型接近于全混流。停留时间分布主要受撞击流速的影响,增大流速有利于促进撞击区中的宏观混合。     

气液逆流喷射式外环流反应器的液相返混特性

在气液逆流喷射式外环流反应器中,采用电解质脉冲示踪法对液相停留时间分布进行测量,考察不同操作条件以及液相进料位置对液相返混的影响。实验结果表明,随着射流速度u_j或表观气速u_g的增加,液相返混程度先减小后增大;当气速较低且u_j较大时,底部进料的液相返混程度大于喷嘴进料的液相返混程度;而在气速较低且u_j较小以及气速较高条件下,底部进料的液相返混程度小于喷嘴进料的液相返混程度。研究结果可为气液逆流喷射式外环流反应器中液相进料位置的选取及液相返混程度的调控提供指导。     

微型流化床内气体返混

微型流化床基础和应用在近几年受到越来越多的关注。针对微型流化床对气固反应分析的应用要求,利用脉冲示踪法研究了内径10 mm和21 mm两种尺寸微型流化床中的气体返混特性,具体考察了管内径、颗粒静床高度、床料颗粒粒径和气体表观流速对气体返混程度的影响。结果表明:随着床内径、颗粒静床高度和表观气速的减小和床料颗粒粒径的增大,气体在床内的返混程度减小。使用粒径约270 μm粗颗粒时,两种床径的浅层微型流化床中的气体返混程度都较小,对应的Peclet数在27以上,证明了床内气体流动接近平推流,从而为利用微型流化床最小化气体返混对反应测试的影响,获得近本征反应动力学参数提供了流动特性的保障。     

纳米二氧化硅的流态化行为及卧式流化床多釜串联模型

采用大型立式流化床,考察了气相法制备的纳米SiO2颗粒的流态化行为,研究了不同进料量下床层压降与气速的关系,得到了纳米SiO2体系的膨胀和塌落曲线. 利用多釜串联模型,研究了卧式流化床内挡板数目、物料流量等因素对纳米SiO2的停留时间分布密度和分布方差的影响. 结果表明,等间距设置2块挡板时,物料流动已明显偏向平推流,多釜串联模型参数N接近4. 在实验研究的基础上,设计了大型卧式流化床结构参数,脱酸后产品SiO2颗粒的pH值可达4.0以上,能满足工业生产需要.     

固含率对沸腾床反应器气泡行为的影响

采用动态气体逸出法,在高7.0 m、直径0.3 m的有机玻璃塔中研究了固含率对沸腾床反应器内气泡行为特性的影响。在表观气速2.16~21.62 cm/s和固含率9.8%~39.0%（体积分数）范围内测定了反应器内的总气含率、大小气泡含率、大小气泡上升速度及其尺寸等参数。结果表明：总气含率随着表观气速的增大而增大,随着固含率的增大而减小。随着表观气速的增大,大气泡含率、大气泡直径及其上升速度均呈增大趋势;小气泡含率明显增大,但小气泡上升速度和直径趋于减小。随着固含率的增大,大气泡含率略有降低,但大气泡直径及其上升速度都明显增大;当固含率超过19.5%（体积分数）后,小气泡上升速度几乎下降为0;当固含率达到29.3%（体积分数）时,小气泡基本消失。     

RTD studies in trickle bed reactors packed with porous particles

The residence time distribution (RTD) for liquid phase in a trickle bed reactor (TBR) has been experimentally studied for air-water system. Experiments were performed in a 15.2 cm diameter column using commerical alumina extrudates with D/d_p ratio equal to 75 to eliminate the radial flow differences. The range of liquid and gas flow rates covered was 3.76 < Re_L < 9.3 and 0 < Re_G < 2.92. The axial dispersion model was used to compute axial dispersion coefficient. The effect of liquid and gas flow rates on total liquid holdup and axial dispersion was investigated. The total liquid holdup has been correlated to liquid and gas flow rates.     

小型气-液-固流化床液相的停留时间分布

采用脉冲示踪技术,研究了3 mm床径的小型气-液-固流化床内液相停留时间分布。以KCl为示踪剂,液相为去离子水,气相为空气,固相为平均粒径0.123~0.222 mm的玻璃微珠和氧化铝颗粒,测量流化床出口液相的电导率,得到其停留时间分布曲线。结果表明,增大表观液速和表观气速,分布曲线变窄,平均停留时间缩短,Peclet数增大;固相的存在使液相的平均停留时间增长。表观液速1.96~15.70 mm×s^-1,表观气速1.18~1.96 mm×s^-1的条件下,流动接近层流;平均停留时间的范围为（19.6±0.34）s~（48.0±0.92）s,建立的Pe经验关联式对实验结果有较好的预测,偏差在±25%以内。研究结果对于小型三相流化床的设计放大具有指导意义。     

Investigation of the liquid recycle in the reactor cascade of an industrial scale ebullated bed hydrocracking unit

One of the commercial means to convert heavy oil residue is hydrocracking in an ebullated bed. The ebullated bed reactor includes a complex gas–liquid–solid backmixed system which attracts the attention of many scientists and research groups. This work is aimed at the calculation of the internal recycle flow rate and understanding its effect on other parameters of the ebullated bed. Measured data were collected from an industrial scale residual hydrocracking unit consisting of a cascade of three ebullated bed reactors. A simplified block model of the ebullated bed reactors was created in Aspen Plus and fed with measured data. For reaction yield calculation, a lumped kinetic model was used. The model was verified by comparing experimental and calculated distillation curves as well as the calculated and measured reactor inlet temperature. Influence of the feed rate on the recycle ratio(recycle to feed flow rate) was estimated. A relation between the recycle flow rate, pump pressure difference and catalyst inventory has been identified. The recycle ratio also affects the temperature gradient along the reactor cascade. Influence of the recycle ratio on the temperature gradient decreased with the cascade member order.     

卧式双轴自清洁反应器粘性体系停留时间分布

在粘性体系中以茜素红为示踪剂,采用紫外光测试技术研究了卧式双轴自清洁反应器中的停留时间分布(RTD),利用返混模型对实验条件下的RTD及返混系数进行了模拟计算,得到了返混系数与雷诺数的关联式。结果表明,反应器的RTD受物料流速、搅拌速率及物料粘度等因素的影响,体系粘度增加返混系数减小;在实验范围内,基于返混模型的计算结果与实验结果基本相符。     

复合床反应器中液体停留时间分布模拟研究

在对置式复合床液停留时间分布的实验研究基础上,对2喷嘴对置式复合床液体停留时间分布的三维模型进行了研究。使用压力喷嘴模型,水-氮气系统,用Fluent模拟了气量、液体流量对液体停留时间分布的影响,与实验值进行了比较。结果表明,尽管实验值与模拟值的平均停留时间tm之间存在一定差别,但在整个停留时间分布上,二者吻合较好。通过对模拟结果分析,发现喷嘴撞击区有较强混合,但在撞击区之后较长的空间,气体保持平推流,与实验结果一致。     

Effect of recycling the unconverted residue on a hydrocracking catalyst operating in an ebullated bed reactor

The effect of recycling the unconverted bottom on catalyst deactivation as a way to improve the hydrocracking conversion of heavy oil was analyzed using the experimental information obtained in a steady-state ebullated bed reactor. The recycle contained different amounts of partially converted (aged) material. Four sets of experiments were performed to demonstrate that after five passes through the reactor, the reactivity of the unconverted material decreased by 15% and its impact on catalyst deactivation increased by 30%. The results indicated that the higher the conversion, the lower is the reactivity and the higher is the catalyst deactivation. The production of an insoluble and refractory to convert material imposes a limit on the recycling benefit.