细颗粒流化床萘氧化制苯酐的工业生产

在直径3米的萘氧化制苯酐的流化床中采用粒径50—60μ细颗粒催化剂,经过三年多的生产实践,证实细颗粒湍流床与粗颗粒鼓泡床相比,具有生产能力大,催化剂负荷高,各项技术经济指标先进的优点,为发展流化床法生产苯酐创出了一条新途径。     

不同进料形式鼓泡床反应器流动特性的模拟研究

选用欧拉-欧拉多相流模型和RNG k-ε湍流模型对不同进料形式鼓泡床反应器进行了三维全尺寸模拟,分析并比较了采用不同形式进料的反应器内气含率和轴向液速的异同。结果表明：不同进料形式的鼓泡床反应器内均形成了循环流动;文丘里喷嘴和多喷嘴的性能优于单喷嘴;环管分布器和排管分布器能提供均匀的气含率分布和大尺度的液相循环流动,性能优于3种喷嘴进料形式。     

2种重油悬浮床加氢反应器流体力学特性的比较

以重油悬浮床加氢常用的鼓泡床和环流反应器为研究对象,选用欧拉两相流模型和RNG k ε 湍流模型对其在重油 氢气实际操作体系和工况下进行计算流体力学(CFD)模拟,考察不同表观气速下(001~01 m/s)2种反应器内整体气含率、气含率和液速径向分布的异同。结果表明,2种反应器内均形成了液相循环流动,但环流反应器的流动特性优于鼓泡床反应器,因此在模拟工况下环流反应器更适合重油悬浮床加氢工艺。     

挡板鼓泡床内气泡特性的CFD模拟分析

采用计算流体力学(CFD)方法对挡板鼓泡床内气-固流动进行模拟计算,基于模拟结果建立了识别和分析气泡特性的方法,分析有、无挡板的鼓泡床中气泡运动特性的差异,揭示挡板对鼓泡床内气泡的作用机制。研究结果表明,挡板的存在可以强化气泡破碎作用,大气泡经过挡板时,破碎成多个小气泡。挡板只在一定区域内对气泡存在作用,如需在整个床层内调控气泡行为,需设置多层挡板。在挡板的作用区域内,气泡平均尺寸明显减小、气泡数量增多。在较低气速下,挡板对鼓泡床内气泡的影响较小;随着气速的提高,挡板对气泡的作用逐渐加强,气-固接触更加均匀。     

高温鼓泡床内气固两相流动的数值模拟

针对高温鼓泡床内的气固两相流动,在热态鼓泡床中试装置的基础上建立了鼓泡床物理模型,采用团聚曳力模型对高温鼓泡床内气固两相流动进行模拟研究。模拟结果表明,当颗粒当量直径为235μm时,模拟得到的床层密度与实验值吻合较好;随温度的升高,气固曳力增大,使得床层密度有所降低;对颗粒体积分数的概率分布及压力脉动方差的分析表明,随温度的升高,固相中的颗粒减少,而气相中的颗粒增多,同时气泡尺寸有所增大,床层气固两相运动更加剧烈。     

鼓泡床与环流反应器流动特性的比较

选用欧拉-欧拉多相流模型和RNGk-ε湍流模型对重油悬浮床加氢反应器流动特性进行数值模拟,分别模拟了一种鼓泡床反应器和两种不同导流筒直径的环流反应器,考察了重油-氢气实际体系在不同反应器内气含率和轴向液速的异同。结果表明,悬浮床反应器在操作条件下均形成液相循环流动;导流筒能够规整环流反应器内的流动,增大上升区和下降区的流速,增强混合,同时提高下降区的气含率,从而提高反应器内的整体气含率。通过比较说明,在使用喷嘴进料时,悬浮床加氢工艺选择环流反应器时流动特性更佳。     

脉冲调和工艺参数控制探讨

根据实际生产情况,在设备生产厂家推荐的调和工艺控制参数的基础上,开展了油品调和试验,优化了脉冲气压、脉冲间隔、脉冲动力等工艺参数的设置,并就不同油品的鼓泡时间及起始鼓泡时间的确定进行了探讨。     

鼓泡床、湍动床固含率的相似分布规律

在内径为４７４ｍｍ的流化床中，采用双光路光纤密度探头分别研究了流化床密相区、稀相区空隙率径向分布，发现无论是在密相区还是在稀相区，鼓泡床、湍动床中的固含率径向分布均比提升管均匀得多。鼓泡床、湍动床中的固含率径向分布符合相似分布规律，即局部固含率与截面平均固含率成正比，仅是径向位置的函数，与操作气速无直接关系。     

曳力模型及镜面系数对鼓泡床气固流场的影响

为获悉曳力模型和镜面系数(ψ)对鼓泡床内流动特性的影响规律,利用颗粒动力学理论和欧拉双流体模型对鼓泡床内气固流场进行了数值模拟,考察了床层膨胀率、压降以及颗粒速度特性。实验结果表明,De Felice模型对于床层压降预测效果最好,Wen-Yu模型的固含率径向分布和颗粒速度矢量预测与实验值误差较大,Gidaspow与De Felice模型床层膨胀量接近,而De Felice模型的径向速率分布与实验值最接近;随着鼓泡床内表观气速的增加,De Felice模型对床层膨胀率的预测愈加接近实验值;随着ψ增大,壁面附近固含率较高,曲线波动梯度增大;当ψ=0.1时,固含率分布与实验值最接近,表明颗粒与壁面动量互换效果最好。     

制备磺酸钙清净剂的旋转填充床和搅拌鼓泡釜工艺的比较

合成高碱值磺酸钙清净剂的搅拌鼓泡釜工艺需外加水;而旋转填充床工艺中只需反应生成水参与反应,既可达到碱值的要求,简化了工艺和控制过程。分析了2种反应器的特性。结果表明,强化了微观混合和传质的旋转填充床能快速生成细小、均匀的W/O型微乳液体系;通过溶解-消耗-再溶解-再消耗模式,能有效利用W/O型微乳液体系中的水核,需水量少;同时,旋转填充床使物料系统的含CO2气率较均匀,生成的纳米CaCO3粒子粒径小、分布窄,产品质量高。也指明了搅拌鼓泡釜反应器在混合分散和传质均匀性方面的相对不足。     

制备高碱值石油磺酸钙清净剂的旋转填充床和搅拌鼓泡釜工艺比较

 合成高碱值磺酸钙清净剂的搅拌鼓泡釜工艺需外加水;而旋转填充床工艺中只需反应生成水参与反应,既可达到碱值的要求,简化了工艺和控制过程。分析了2种反应器的特性。结果表明,强化了微观混合和传质的旋转填充床能快速生成细小、均匀的W/O型微乳液体系;通过溶解-消耗-再溶解-再消耗模式,能有效利用W/O型微乳液体系中的水核,需水量少;同时,旋转填充床使物料系统的含CO₂气率较均匀,生成的纳米CaCO₃粒子粒径小、分布窄,产品质量高。也指明了搅拌鼓泡釜反应器在混合分散和传质均匀性方面的相对不足。     

基于计算流体力学数值模拟的板式热交换器传热与流动分析

以新型鼓泡板式热交换器作为研究对象,通过计算流体力学软件,对鼓泡板冷、热两侧通道进行了数值模拟。板内流体流动研究表明,相同流速下,冷侧通道流体湍流强度高于热侧,压力损失也高于热侧;热侧通道由于扭曲泡相互接触造成阻挡作用,相较于冷侧通道,传热效果较差。将数值分析结果与试验值进行了对比,验证了数值分析结果的准确性,该数值分析结果对改善板式热交换器传热效率有一定指导意义。     

稠密气-固流中介尺度结构的识别

在冷模气-固流化床实验装置中,研究了鼓泡床与湍流床内的介观两相流动结构。测量了床层内不同轴、径向位置处的瞬时固含率脉动信号,编写了Matlab软件对光纤信号进行解耦。采用三阶统计矩法(偏斜度法)确定了气泡相阈值,发现在床层中心区域,气泡相阈值在0.26~0.35内变化。气泡相与乳化相的平均固含率随气速的增大而减小,颗粒聚团的平均固含率在0.550~0.555之间变化,基本不受操作气速以及径向位置变化的影响,颗粒聚团的出现频率在0.5~3.2 Hz之间变化。     

催化吸收解吸塔氢鼓泡后材料性能分析

南京炼油厂催化裂化装置吸收解吸塔(塔106)分为两段,下段为解吸段,计16层(1—16)塔盘。上段为吸收段,计26层塔盘(17—40层)。该塔自1974年投用至1984年更新已使用十年。因长期使用,塔壁及内构件(降液板、受液盘、塔盘板)不仅有均匀减薄而且产生氢鼓泡开裂。内构件在仅使用2年时就产生密集的氢鼓泡开裂,这就提出了一个间题,在局部出现氢鼓泡后整个塔在同样腐蚀介质条件下,其机械性能及组织如何变化,当出现氢鼓泡后对设备可靠性如何估计,为此分别在吸收段扣解吸毁(第8层)取样进行分析,结果表明在氢鼓泡条件下材料性能不变,在局部鼓泡开裂并不致使整个设备失稳。     

含硫气田净化厂原料气过滤分离设备腐蚀主控因素研究

含硫气田天然气净化厂原料气过滤分离设备为关键设备,其腐蚀失效情况也备受关注。现场调研发现,使用一段时间后,分离设备底部积液位置出现腐蚀层,且分离设备存在较多鼓泡。通过开展金相分析、理化性能分析及腐蚀微观分析,确定了设备失效原因,室内模拟现场条件找出腐蚀失效主控因素。结果表明,在材料力学性能、化学成分满足标准要求的前提下,材料本身存在较多夹杂是导致设备鼓泡失效的主要原因,随着H_2S与CO_2分压比的增加,腐蚀速率增大,氢鼓泡现象更加严重。     

微气泡技术在鼓泡塔中的实验研究北大核心CSCD

将微气泡发生装置与传统鼓泡塔相结合,设计搭建了一套微气泡鼓泡塔实验装置,选取影响鼓泡塔返混虚拟级数的进水压力、进水流量、进气流量、高径比等主要因素,设计了混合正交实验,分别在微气泡与普通气泡两种不同进气方式下,开展了鼓泡塔内液相返混程度对比实验,并进一步采用碱吸收二氧化碳法进行了塔内气液两相反应过程的模拟实验研究。实验结果表明,各因素对微气泡鼓泡塔内液相返混影响程度依次为:进气流量>进水流量>进水压力>高径比;且与传统鼓泡塔相比,微气泡鼓泡塔能够有效改善塔内液相返混程度,并可一定程度上加速鼓泡塔中气液反应进程。     

β沸石催化剂上苯/乙烯烷基化反应器模拟

建立了苯与乙烯在β沸石催化剂上烷基化反应的气－液－固三相反应器数学模型，并应用变步长的Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔａ法给出了模型的解。比较了不同的反应条件和反应器行为。计算结果表明，无论是固定床鼓泡反应器，还是滴流床反应器，反应过程均为气液膜液侧的传质阻力所控制，且固定床鼓泡反应器对该反应更适合。     

微气泡技术在鼓泡塔中的实验研究

将微气泡发生装置与传统鼓泡塔相结合,设计搭建了一套微气泡鼓泡塔实验装置,选取影响鼓泡塔返混虚拟级数的进水压力、进水流量、进气流量、高径比等主要因素,设计了混合正交实验,分别在微气泡与普通气泡两种不同进气方式下,开展了鼓泡塔内液相返混程度对比实验,并进一步采用碱吸收二氧化碳法进行了塔内气液两相反应过程的模拟实验研究。实验结果表明,各因素对微气泡鼓泡塔内液相返混影响程度依次为:进气流量进水流量进水压力高径比;且与传统鼓泡塔相比,微气泡鼓泡塔能够有效改善塔内液相返混程度,并可一定程度上加速鼓泡塔中气液反应进程。     

邻二甲苯液相氧化制备邻甲基苯甲酸的工艺条件

在中型半连续鼓泡床反应器上 ,评价了用空气作氧化剂 ,环烷酸钴作催化剂由邻二甲苯液相氧化生产邻甲基苯甲酸的工艺条件对产物收率的影响。结果表明最佳的工艺条件为 :1 3 0℃、0 .2 5MPa、空气流量 0 .8m3 /h、反应时间 5h,邻甲基苯甲酸单程质量收率为 4 3 .2 %。     

晃动工况下络合铁法脱硫反应器流体力学行为分析

探究晃动对鼓泡塔液位及气液分布的影响,为海上络合铁法脱硫工艺应用提供理论指导。利用自主搭建的鼓泡塔晃动实验装置,进行了鼓泡塔晃动实验;并利用CFD数值模拟软件,对晃动工况下鼓泡塔内流场分布进行了三维数值模拟。结果表明,双主管交叉式气体分布器用于鼓泡塔具有更好的均布性能,相比单管式气体分布器,气体分布不均匀度降低15.76%;晃动工况下鼓泡塔液位呈周期性变化,气体分布器浸没深度降低,液位波动幅度最高可达21.1%;整体气含率随晃动角度增加而降低,增大表观气速或降低初始液位高度可减小晃动的影响;塔内气液分布随晃动呈周期性变化,气体分布不均匀度增大,且在高径比小于1.5的塔段内,气液分布受晃动影响较为显著。