流化床透氧膜反应器用于天然气制氢的工艺模拟

氢气是一种重要的化工原料,流化床透氧膜反应器是一种新型的天然气制氢装置。建立了该新型装置的AspenPlus模型,并模拟了反应压力、氧碳比(OC)、水碳比(SC)对反应温度、合成气成分的影响,并与普通的流化床自热反应器进行了比较。结果表明,流化床透氧膜反应器由于分离了空气中的N2,反应可在高的氧气摩尔分数下进行,合成气中的H2摩尔分数大大提高,甲烷转化率较大,氢气产量也提高。     

钯膜及钯膜反应器的研究进展

钯基膜具有很高的透氢速率和透氢选择性以及良好的化学和热稳定性,一直是膜技术领域的研究热点。文章综述了钯膜的透氢原理、钯膜制备方法及钯膜反应器的研究进展。重点介绍了钯膜反应器在加氢、脱氢等反应中的应用,并对钯膜反应器的发展趋势进行了展望。     

钯膜及钯膜反应器的研究进展

钯基膜具有很高的透氢速率和透氢选择性以及良好的化学和热稳定性,一直是膜技术领域的研究热点。文章综述了钯膜的透氢原理、钯膜制备方法及钯膜反应器的研究进展。重点介绍了钯膜反应器在加氢、脱氢等反应中的应用,并对钯膜反应器的发展趋势进行了展望。     

一种环型放射状流化床膜制氢反应器传热特性研究

针对天然气水蒸气重整制氢的工业应用,提出了一种膜组件呈环型放射状排列的新型流化床膜反应器的概念设计.该反应器含有一个重整/膜分离区(在下部)及一个氧化区(在上部).搭建了该反应器的冷态模型,在冷态模型中,膜组件上部的氧化区安装了3支管型电加热器以模拟实际反应器中引入空气进行氧化反应的热源.实验研究了采取不同加热方式时,不同气速下床层的温度分布,实验结果为该种新型反应器的工程设计和模拟提供了依据.     

膜生物流化床膜污染的影响因素研究

膜生物流化床(MB阳)是将传统生物流化床与膜生物反应器(MBR)有机结合的产物.试验采用恒定膜通量间歇出水方式,以跨膜压力(TMP)随时间的变化情况为考察指标,研究了膜通量、曝气强度、出水抽/停时间对MBFB膜污染的影响.结果表明,在次l临界通量条件下(3.2～8.2L·m·h-1),MBFB膜污染速率得到明显控制;曝气强度对TMP上升速率影响显著;连续抽吸时间对膜污染的影响比停抽时间更为明显.在总生物浓度为8.0 g·L-1左右时,膜通量为5 L·m-2·h-1,气水比为25:1、出水抽/停时间为5～7 min/3 min的条件下,可控制MBFB的膜污染始终保持在较低水平.     

一体式流化床膜反应器合成二甲基二氯硅烷

提出将陶瓷膜与流化床反应器耦合构成一体式流化床膜反应器,用于直接法合成二甲基二氯硅烷。实验考察了催化剂浓度、脉冲反吹对反应效率和膜分离性能的影响,并对反应前后的触体及陶瓷膜进行了表征。结果表明,催化剂浓度小于4%(质量)时,二甲基二氯硅烷的选择性均可维持在85%以上,硅粉转化率随催化剂浓度的增大而增大;催化剂浓度在4%~8%时,二甲基二氯硅烷的选择性随催化剂浓度增加而略有下降,当催化剂浓度大于8%时,二甲基二氯硅烷选择性明显下降。触体失活后粒径减小,硅粉表面积碳随催化剂浓度的增加而升高。陶瓷膜表面形成内外两层滤饼,内层滤饼主要成分为铜,外层滤饼主要成分为碳;不同催化剂浓度下,陶瓷膜对粉尘的截留率均可达100%,反应过程中跨膜压差随时间变化较小,脉冲反吹可增加硅粉转化率。     

循环流化床反应器理论研究进展

对循环流化床数学模型的实验依据和理论依据进行了分析研究,在此基础上对现有的数学模型进行了简单的分类,并将一维轴向模型和环-核流动模型与研究者发表的实验数据进行了比较,讨论了模型间产生差异的原因。     

流化床-提升管耦合流化床反应器研究进展

耦合流化床反应器由于其独特的优越性,得到了越来越广泛的关注。介绍了近期流化床-提升管耦合流化床反应器的应用研究进展。同时对比了不同物性的颗粒在类似的流化床-提升管耦合流化床反应器内流动特性,发现不同物性的颗粒,在流化床-提升管耦合流化床反应器内的流动特性有着不同的特性。     

催化-分离脱氢膜反应器的透氢性能研究

1 前言在化学化工领域中利用膜材料的选择性渗透和催化作用来改善反应性能正越来越受到人们的重视。与传统的颗粒状催化剂-固定床反应器体系相比较,膜催化反应器在质量传递、热量传递和活化反应物方面有较大的差异。例如,用传统的固定床反应器由于受热力     

多孔膜反应器中丙烷催化脱氢制丙烯的模拟研究

针对丙烷高效脱氢制丙烯的多孔膜反应器构建了无量纲数学模型并进行了模拟研究,考察了催化剂活性、透氢膜性能、操作条件对多孔膜反应器中丙烷脱氢的转化率、丙烯收率、氢气收率和纯度的影响。结果表明,移走产物氢气可以有效提升膜反应器的性能,其性能的提升程度由不同温压条件下催化剂和透氢膜性能共同决定。高活性催化剂是丙烷高效转化的基础,催化剂活性越高,膜反应器内的产氢速率越快;其次,膜的选择性和渗透通量越高,氢气的移除效率越高,可在最大程度上打破热力学平衡的限制,使反应向生成丙烯的方向移动。当多孔透氢膜的氢气渗透率在10^-7~10^-6 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1,H₂/C₃H₈选择性达到100时,其丙烷转化率可以与Pd膜反应器内的转化率相当,但分离的氢气纯度低于Pd膜反应器。与传统的固定床反应器相比,膜反应器由于促进了化学平衡的移动,可以在较低的反应温度下获得相当高的丙烷转化率,且丙烷转化率随着反应压力的增加呈现出一个最大值。该模拟研究可为实际生产过程中膜反应器用于PDH反应的高效强化提供有益的技术指导。     

流化床电化学反应器研究进展

流化床电化学反应器是一种三维颗粒电极反应器,以其比表面积大、传质速率高而备受关注。就流化床电化学反应器在导电机理、数学模型、结构放大以及应用领域的研究现状和进展进行了综述,阐明了该类反应器开发、设计和模型化方面存在的问题,并提出了研究方向。     

离心流化床应用研究与装备开发

阐述了离心流态化技术的开发背景 ,重点介绍了其在初始流化、传质传热、气固动力学、气泡行为、颗粒的扬析、化学工艺条件、超细粉颗粒的应用研究及设备开发。在一些领域有针对性地开发商业化离心流化床具有重要的应用价值。     

Gas entry effects in fluidized bed reactors

Experimental results from an X-ray study of gas bubbles entering a fluidized bed of two differently sized powders are presented and their significance for chemical reactions taking place in the distributor region of a fluidized bed reactor are examined using a simple two-phase model.     

磁稳流化床研究与应用进展

磁稳流化床（MSFB）作为一种新型反应器,兼具固定床和流化床的众多优点,具有巨大的应用前景。本文综述了MSFB近年来在基础研究和应用上取得的进展。基础研究方面主要介绍了磁场强度和液相流速对床层结构的影响,以及床层空隙率、操作稳定性和传递特性等研究情况;应用方面介绍了MSFB在生物化工、能源和环境工程等领域的应用。最后分析了MSFB目前存在的不足,如对于一定的反应体系未找到相应合适的磁性催化剂、操作温度高于磁性载体的居里温度时,MSFB将无法操作、磁场发生装置释放出大量的热量对磁性载体和反应过程产生影响、难以确定稳定操作区域。并指出其今后的主要研究方向为磁性载体催化剂的研究与开发及对MSFB的稳定性判据、传热、传质、强化反应过程机理、反应器放大规律、工业化应用装置设计等方面的研究。     

双流化床生物质气化炉研究进展

生物质是重要的清洁可再生能源,双流化床生物质气化技术是将低品位的生物质能转化成高品位氢能的重要途径。本文阐明了双流化床气化过程的基本原理,从燃气中氢气浓度、焦油含量和装置热效率等角度,介绍了双流化床生物质气化技术的早期探索和发展现状,对目前几种典型双流化床生物质气化炉的炉型设计及相关试验研究进行了分析和总结。指出内循环双流化床气化炉结构虽然简单紧凑,但是难以避免气化室和燃烧室之间的气体串混问题;而外循环流化床通过外置返料器很好地解决了气体串混问题。分析了不同气化室优化设计方案对提升燃气品质的理论依据及其优缺点。最后对双流化床生物质气化技术的发展进行了总结和展望,指出双流化床生物质气化制氢具有非常广阔的工业化应用和发展前景。     

三相逆流化床的研究进展与展望

三相逆流化床(TPIFB)作为一种新型的流化床反应器,具有诸多优点及巨大的应用前景。本文首先介绍了TPIFB的结构、原理和特点,综述了TPIFB基础研究和应用研究。基础研究的阐述主要包括:流型、压力降、最小流化速度、相含率、停留时间分布、气泡行为、传质和传热等流体力学特性的重要性;操作条件和流体物性对这些流体力学特性的影响规律;一些重要流体力学特性参数的数学模型及数值模拟研究等。TPIFB应用研究主要介绍了其在装置优化、含油废水处理及其他工业废水处理等方面的研究进展和主要成果。最后指出TPIFB瞬态和微观研究较少、实验研究方法单一、实验结论缺少定量关系、实验模型和方法存在局限性、应用性研究少而分散等是目前阻碍TPIFB工业化应用的主要问题,并展望了其今后的主要研究方向,包括反应器装置设计和开发、数值模拟结合实验考察TPIFB瞬态和微观特征、过程优化机理模型与反应器模型的建立、反应器放大及应用性研究。     

钯膜反应器及分离器的研发进展

氢气在钯膜中的传递服从"溶解-扩散"机理。钯膜可以单独组成膜分离器,用于生产高纯度的氢气,也可以与氢气的生产过程相耦合,形成钯膜反应器,用于通过再线的氢气分离打破制氢过程的化学反应平衡,一步法生产高纯氢气。主要介绍了当前膜分离器和反应器的研发进展,介绍了几种膜分离器及反应器的概念设计,并指出了钯膜技术的发展方向。     

Biodegradation of organic compounds in fluidized bed reactors

Biodegradation of organics in fluidized bed reactors was studied experimentally. Both single-substrate and mixed-substrate systems were considered. With the use of a previously developed biofilm model, parameters pertinent to the degradation of mixed-substrate systems and their single substrate system counterparts were evaluated and compared. Two approaches attempted to predict the degradation of a mixed-substrate system. One assumed independent biodegradaion and diffusion of individual substrates while the other used a lumped concentration approach. The latter approach was found to give better agreement with experiments than the former.     

Sequential modular simulation of circulating fluidized bed reactors

Bypassing the mathematical complexity of equation-oriented approaches in predicting the performance of chemical reactors has recently stimulated a significant amount of interest. Among chemical reactors, circulating fluidized bed reactors (CFBRs) have secured an important role in a broad range of applications in energy sectors due to their advantages, including high fluid-solid contact efficiency, uniform temperature, and enhanced heat and mass transfer rates. Accordingly, modelling and predicting the performance of these reactors is of great importance. In this study, a sequence-based model was developed to predict the behaviour of CFBRs. Complex phenomena in CFBRs were mimicked by two sub-models, namely the hydrodynamics module, which addressed the physical changes, and the reaction kinetics module, which described the chemical evolution of species. The performance of the proposed model was validated with a library of catalytic ozone decomposition experimental data in CFBRs. This work introduces a new infrastructure for modelling CFBRs, which may be combined with the current process simulation software, such as Aspen Plus©, for advanced process modelling applications.