碳热还原法合成AIN粉末的径向反应器设计

本文将传质原理与化学反应动力学相结合,导出了氮气流量与碳热还原法合成AIN反应速率之间的关系。基于动量守恒定律分析了径向反应器内部气体压力及其分布的规律,提出了气体在反应器内均匀分布的条件和反应器选型准则。根据这些条件和准则设计了合成AIN粉末的径向反应器。实验结果显示AIN的转化率及颗粒度在径向反应器内均匀分布,且产率高于平底状反应器。这一结果证明反应器设计合理,径向反应器比平底状反应器有更好的传质效果。     

径向流反应器流场分布的数值模拟分析

径向流反应器是一种高效节能反应器。为了深入研究四种不同流动类型的径向流反应器的流场分布特征,在验证模拟可行性的基础上,引入多孔介质模型,运用FLUENT软件对不同类型的径向流反应器内的流场进行数值模拟。在边界条件设置一定时,模拟分析四种类型径向流反应器内分流流道与集流流道间的压降沿轴向的变化程度,结果说明:离心流动的流体分布均匀度优于向心流动,П型离心的径向流反应器内部流场分布最均匀,其次是Z型离心流动、П型向心流动、Z型向心流动。     

CO选择性氧化径向反应器的设计

本文叙述了模拟CO选择性氧化径向反应器,建立流体流动和沿径向转化率、温度和压力分布的数学模型及Z型径向反应器设计方法。在1万吨/年合成氨厂生产系统中试验表明,径向反应器压力降小、流体分布比较均匀。并提出流体分布不均匀度的理论计算方法。     

新型催化裂解快速流化床内颗粒浓度分布实验研究

催化裂解反应器是石油深度加工的重要反应器,采用实验方法对新型快速床催化裂解反应器内气固两相流动特性进行了研究,测量了床层内颗粒浓度分布,考察了气体流量对床层轴向和径向上颗粒浓度分布的影响。实验结果表明,床层轴向上颗粒浓度呈现下部稠密上部稀疏的分布规律;当气体流量较低时轴向颗粒浓度呈S形分布,高气量下呈现指数函数形分布,即反应器上部区域的颗粒浓度分布影响较小;床层径向颗粒浓度分布呈现中心稀、边壁浓的特征,且增大空气流量,径向分布趋于均匀。在一定操作条件下,与传统提升管相比,新型快速床颗粒浓度显著提高。     

气升式环流反应器数值模拟方法选择及导流筒高度影响

气升式环流反应器(ALR)是一种结构简单,混合传质效率较高的新型多相流反应器。现已广泛应用于化学工程、生物工程和冶金行业中。开发高效的新型气升式环流反应器具有切实的现实意义。本文通过CFD数值模拟的方法,对反应器内部流动状态进行模拟,并与冷模实验得到的数据对比分析。在数值模拟过程中考察了不同湍流模型以及相间作用力对模拟可靠性的影响。在冷模实验的基础上,利用数值模拟的方法分析了不同导流筒高度对反应器流体力学性能的影响。结果表明所建立的二维CFD模型可以定性地反映反应器内部的气含率分布。升力模型的引入可以使反应器内部气体的径向分布与实际情况更为接近,RNG模型对高雷诺数下反应器内气含率的波动有较好的响应。较短的导流筒可以得到较高整体气含率。     

绝热固定床反应器的研究——(Ⅲ)径向反应器着火规律和温度分布

由丁径向反应器内气体流道面积的变化,其着火和熄火规律与轴向床有所不同.本文研究了向心和离心两种流型的径向反应器的着火规律及床内定态温度分布,并就一个实例作了模拟计算.     

径向流脱硝反应器的设计与流体力学模拟

设计了一种新型的径向流脱硝反应器,该脱硝反应器中内部催化剂床层采取倾斜安装方式,能够有效减小床层中对反应无贡献的空间区域,较大地提高了反应器内部的空间利用率用.气体的均匀流动对脱硝反应效率至关重要,采用调整内部催化剂床层倾角并在适当位置添加挡板以保证反应气体的均匀流动.采用Fluent 6.3模拟软件对内部催化剂床层进行模拟,模拟结果表明,倾角较小且在特定区域加入档板能有效提高反应气体流动的均匀性.     

移动床径向反应器的催化剂颗粒层中应力分布和贴壁现象产生的条件

本文应用散料力学理论,分析了移动床径向反应器颗粒床层内的应力,得到了在有气体径向流动情况下床内正应力和剪切应力沿径向分布的解析解,并由此得到了计算颗粒产生贴壁时的气体流量和床层总压降的计算方法,讨论了各种因素对产生贴壁现象的影响。最后将本模型的计算结果与文献中提供的实验结果进行了比较。     

内循环式无梯度反应器的研究

设计了一种内循环式无梯度反应器,可用以进行气固相催化反应动力学的研究。反应器的结构简单。采用电磁搅拌器以克服旋转轴径向密封的困难。催化剂可静置于多孔板上,或放在转篮中与轴一起运动。催化剂的粒度从零点几毫米至工业粒度均可适用。经停留时间分布测定证明反应器内气体的流动状况属于理想混合。径向及轴向的温度差甚小。这种反应器可以在800℃以下的温度操作。 研究了不同的气体体积流量下停留时间分布和搅拌速率间的关系。为了达到完全混合状态,较高的气体流量要求较高的搅拌速率。此外,在不同的搅拌速率下,还测定了反应器出口反应物的浓度,当搅拌速率增加至某一定数值后,组成不再改变。     

固定床反应器内气体预分布器研究

研究了直径1 000 mm,高3 000 mm的固定床冷模装置中气体预分布器对反应器内气流分布的影响。结果表明:气体分布器可改变床层内气流流形并使径向气流的速度分布趋于均匀;随着表观气速的增加,反应器内气流的不均匀程度增加;分布器的环隙高度在一定的范围可使反应器内气流的不均匀程度相对较好。应用计算流体力学软件CFX对固定床反应器内的流场进行模拟计算,并与大型冷模试验测试结果进行比较,模型计算值和冷模试验测量值吻合较好。     

基于CFD的羰基合成反应器放大及桨型优化

对带三层组合搅拌桨的羰基合成反应器进行计算流体力学(CFD)模拟,对比分析了反应器放大前后及底层桨优化前后反应器内流场、气含率分布和搅拌功率等参数的变化规律,研究反应器的放大及桨型优化效果。模拟结果表明,当釜径从4 600mm放大到5 200mm时,反应器内流场分布和气含率分布与放大前相似,具有相近的混合效果,说明放大后的搅拌桨能达到预定的效果,所选用的放大准则是合理的。采用新弯叶径向流搅拌桨替换底层直叶径向流桨后,发现该搅拌桨不仅具有更好的搅拌混合效果,而且搅拌功率较直叶桨搅拌功率降低了约51%。     

移动床径向反应器中气体离心流动对颗粒移动状况的影响

对于催化剂不断失活但可再生的工业过程,广泛采用移动床径向反应器在较低的系统压降下进行连续操作.此时存在由贴壁和空腔现象所决定的径向气体流量的上限值.本文分析了有径向离心气体流动时颗粒层中的应力分布,应用散料力学理论建立了计算床中初始形成空腔时无因次床层总压降的理论模型,模型预测值与实验值符合很好.同时测定了不同条件下空腔界面的形状.     

气体分布器结构对气升式环流反应器内气液两相流动的影响

使用欧拉两流体模型研究气体分布器结构对气升式环流反应器内气液两相流动的影响,预测了环己烷氧化反应器内单环结构、三环结构、五环结构的气体分布器时反应器内液相速度分布、气含率分布、液相循环速度以及液相微观混合特性.模拟结果表明,在等量的进气流量下,气体分布器环数增加,液相速度分布和气含率分布更趋均匀;气体分布器环数增加,液相推动力增加,从而使得液相循环速度增加,液相的宏观混合效果增强;气体分布器环数增加,导流筒内外的平均气含率增加.随机游走模型模拟结果表明,气升式环流反应器与普通鼓泡床反应器对气体分布器结构要求不同.     

径向反应器的研究与应用进展

介绍了径向反应器在流体流动方面的特点和优点,对径向反应器的数学模型研究的进展进行了详细的讨论,介绍了径向反应器在合成氨、CO变换、甲醇氧化重整制氢、催化重整、乙苯催化脱氢制苯乙烯等方面的应用。认为通过计算流体力学的方法,对径向反应器的流动行为进行模拟是径向反应器发展的趋势之一,结合径向反应器的优点,进一步拓展径向反应器的应用范围是其发展趋势之一。     

平行流列管式固定床反应器管外流体的模拟

运用计算流体力学软件FLUENT6.1对平行流列管式固定床反应器环形流道及管间流体的流动进行数值模拟。模拟结果表明,流体进入环形流道后流速急剧变化,要达到环形流道内侧壁沿圆周流量均匀分配,就必须在不同的位置开不同尺寸的孔,反应器进口挡板和分布板的设置使管间流体在进入反应器后径向分布基本均匀。建立冷模实验装置,测定流体在反应器管间不同高度同一截面上的压力分布,实验结果表明,反应器管间流体达到均匀分布。管闯流体压力的模拟值与实验值相比较,两者吻合良好。     

基于Aspen Plus的动力学子程序开发及固定床反应器模拟

介绍了Aspen Plus用户子程序的开发过程。采用Aspen Plus的Rplug模块,结合Fortran动力学子程序,对固定床反应器进行了模拟,并与考虑了径向温度、浓度分布的二维模拟结果进行了比较。通过对比表明AspenPlus与动力学子程序相结合的方法模拟固定床反应器结果可靠。     

气流分布环中气体变质量流动及进气方式的探讨

介绍氧化反应器的气流分布环中气体变质量流动的规律，讨论了切向与径向两种进气方式对变质量流的影响，确定最佳的进气方式。     

径向流动甲醇合成反应器的数学模型与优化设计

以ＣＯ、ＣＯ２加氢合成甲醇平行反应为独立反应，ＣＯ和ＣＯ２为关键组分，建立了径向流动甲醇合成反应器的一维非均相数学模型，描述气相和催化剂颗粒表面气体组成、温度随径向距离的分布。     

移动床径向反应器中流体力学行为的研究

比较了直径500mm移动床径向反应器中向心Z型、向心Π型、离心Z型、离心Π型4种气体流动类型.实验表明,离心Π型流动时,气体轴向分布不均匀度小于5%,为最佳气体流动类型.文中还得到了描述主流道中静压分布的动量交换系数K值.     

不同分布器对鼓泡塔气液两相流影响的CFD模拟

对不同分布器的鼓泡塔反应器内的气液两相流体动力学行为进行了三维瞬态数值模拟.模型采用欧拉-欧拉双流体模型以及RNG κ-ε湍流模型,研究了不同分布器设计对鼓泡塔反应器气液两相流的影响.模拟得到了鼓泡塔内整体气含率、液相速度矢量分布、时均气含率以及时均轴向液速的径向分布等结果,并对部分模拟结果与文献实验结果进行了比较,其结果吻合得较好,证实了随着分布器开孔越均匀则有利于加强流形的非对称性,从而加剧了气液两相径向混合,但对整体气含率的影响不大.