热管式固定床鼓泡反应器返混试验研究

为了研究热管式固定床鼓泡反应器的返混问题,采用脉冲法,在一内径为50mm、高800mm,床内充以多孔填料,内插一根16mm×2mm不锈钢-水热管的固定床反应器中,用并流向上的水和氮气进行返混试验研究。利用轴向扩散模型计算反应器轴向Peclet准数,考察了气相流速、液相流速、多孔介质和热管对返混的影响。研究表明反应器中热管的存在加重了返混。     

热管式气液固三相固定床鼓泡反应器试验研究

为了研究热管式气液固三相固定床鼓泡反应器的性能,在一内径为50 mm、高800 mm床内装填多孔填料,内插一根16 mm×2 mm的水-不锈钢热管的反应器中,对2乙-基己烯醛选择性加氢反应进行试验研究,并进行模拟计算。结果表明:在取消外循环的条件下,反应器具有良好的床层温度分布,反应能够得到较高的转化率和良好的选择性。对提高经济效益和设备安全性能具有一定意义。     

回路热管反应器传热性能的研究及其工业应用

将热管技术与反应器耦合,开发了高效节能的回路热管反应器.研究了回路热管蒸发段的启动性能、热管内工作介质的汽液两相流流动状态以及热管蒸发段在填充床内的流动传热性能,获得了强化热管传热和改善填充床温度分布的工艺条件,以及填充床对热管外壁对流传热系数的准数关联式.回路热管固定床反应器已经成功应用于合成甲基叔丁基醚生产工艺.     

合成异丙苯固定床鼓泡反应器模拟

建立了分子筛催化剂上合成异丙苯固定床鼓泡反应器的双区数学模型，经实际运转数据验证，说明该模型是适宜的。以此模型考察了进料方式、外循环以及进料苯烯比的影响，给出了反应器内的温度分布，并提出了固定床鼓泡反应器的改进方案。     

CFD方法在固定床反应器传热研究中的应用

固定床反应器是一种常见的化学和生化反应器,由于内部结构十分复杂,固定床内的局部流动和传热过程研究一直是一个颇具挑战性的问题。有效参数法是长期以来固定床传热研究的常用方法,但是由于对固定床内温度场缺乏准确的了解,目前为止许多基于有效参数法的传热模型的普适性仍然存在问题。计算流体力学（CFD）的数值模拟方法是近年来应用于固定床流动和传热研究的一种新的研究方法,它通过数值方法求解流动和传递的微分方程组而获得流场和温度场。CFD数值模拟方法能够提供精确的局部流动和传递信息如速度分布、压力分布、温度分布、组分浓度分布等。本文综述和分析了CFD方法在固定床反应器的流动和传热研究领域的最新进展,讨论了CFD方法在该领域的应用前景。     

采用压力传感技术测量鼓泡床中流体力学参数

引　言鼓泡床以其良好的传热、传质、相间充分接触和高效的可连续操作特性在许多领域得到了广泛应用 .在过去的 4 0多年里 ,人们采用许多测量方法(光导纤维、多普勒测速仪、电导法、压力传感技术 )对鼓泡床中的各种流动行为进行了大量研究 ,由于床层内流动的复杂性以及各测量手段间的差别 ,得出的结论不尽相同[1] ,而且工业反应多数在高温、高压、非透明体系下进行 ,这限制了许多测量技术的应用 .压力传感技术以其适用范围广、所需仪器便宜、耐用、测量结果准确的特点在鼓泡床流体力学参数测量中得到了广泛应用床层塌落法是压力传感技术在鼓泡床流体力学参数测量中的一个重要应用 .Sriram和Mann[2 ] 较早地将其应用于测量鼓泡床中的气含率 ;Fan等[3] 也曾利用此方法测量鼓泡床内的固含率 .前人大都采用压力传感技术测量床层内的平均相含率 ,而采用此方法测量大小气泡分数和气泡上升速度的报道很少 .本文根据前人在此方面的研究成果并结合本实验的特点进行了这方面的研究1　实验装置本实验结合工业对二甲苯氧化反应器的特点设计并建立了其流体力学冷模实验装置 ,如图 1所示 .鼓泡床高 6 6m ,内径 0 3m .在鼓泡床一侧自...     

苯酐生产中固定床反应器模型的研究

固定床气相反应器是苯酐生产中的主要设备,通过对比苯酐生产中不同固定床气相反应器操作法的优缺点,选择了低空气比率法作为固定床气相反应器研究对象。引入苯酐固定床气相反应器的反应动力学模型、转化率及温度分布模型、固定床反应器传热系数模型,并通过计算机对数学模型进行模拟计算得到数据,绘图得到相关曲线。通过对曲线进行分析,得出了与实际数据相符合的结论,该模型的建立不但可以优化固定床气相反应器的设计、生产,而且对苯酐生产中固定床气相反应器控制起到了指导作用。     

大型冷模研究初探

从研究大型冷模试验的必要性出发，介绍了大型冷模试验的理论依据，探讨了工业上常用的固定床反应器、流化床反应器以及当前重点研究的三相鼓泡淤浆床反应器的大型冷模试验的基本内容，为从事这一领域的研究人员提供了基本知识。     

γ射线透射技术测量气液鼓泡塔内气含率的轴向分布

引　言鼓泡床反应器以其具有良好的传热、传质、相间充分接触和高效的可连续操作等特点在许多领域得到了广泛的应用 ,如氧化、加氢、烷基化、污水处理等工业过程 .在鼓泡反应器中气体以分散相的形式存在 ,轴向气含率分布是反映气泡在鼓泡塔反应器内运动行为的重要参数之一 .虽然采用了各种测量方法对流体力学行为进行了大量研究[1～ 3] ,取得了一定的研究成果 ,但工业过程往往是在高温高压的条件下操作 ,大部分的测量方法难以适应这种条件 ,所以探求新的测试技术尤为重要 .　　γ射线透射技术不仅用于塔设备的故障检测 ,而且用于其他的石油…     

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。     

新型热管反应器在轻烃醚化中的研究及应用

将热管技术与催化反应器结合,构建了蛇形回路热管反应器。利用该反应器,进行了轻烃醚化工业侧线试验,考察了进料温度、液相体积空速、冷却水流量、进料浓度对反应结果的影响;测定了催化床层的轴向温度分布。利用反应器数学模型并结合试验数据,采用下山单纯形最优化方法获得了床层对热管的传热膜系数准数关联方程。所开发的新型热管反应器在2万t/a甲基叔丁基醚(MTBE)生产装置的扩能改造中应用成功。     

耦合传质的羰基化固定床反应器传热模拟分析

固定床反应器中进行强放热反应时, 反应器的热点温度对操作参数变化敏感,容易引起飞温,导致转化率下降,影响催化剂寿命。为强化羰基化固定床反应器内热质传递与化学反应的协同性,建立考虑颗粒内扩散影响的羰基化固定床反应器拟均相一维传热模型,考察操作参数对床层热点温度、反应转化率、床层温升的影响。不仅体现传热传质和反应的协同作用,而且影响关系明晰、求解方便。为保证反应转化率,本实验条件下确定催化剂颗粒直径小于等于1.5 mm。反应器入口温度/冷却剂油温既要满足床层热稳定性需求,又要使反应转化率和床层温升都在合理范围内。模拟结果表明在床层入口温度升高的同时,可通过降低冷却剂油温获得良好的反应转化率和较小的床层温升。在此基础上,考察入口环氧乙烷浓度对反应转化率和床层温升的影响。本研究可为固定床反应器满足转化率要求、床层合理温升而选择催化剂颗粒直径、床层入口温度、冷却剂油温和床层入口浓度等操作参数提供计算依据。     

内构件固定床反应器中不同水分煤的热解特性

通过在有无内构件(传热板和中心集气管)固定床反应器中研究不同水分含量煤的热解特性,考察了两反应器中煤料的升温特性、热解产物分布、焦油品质以及气体产物组成和半焦热值。结果表明,内构件可以强化传热和调节热解产物在反应器内的流动,相对无内构件反应器,有内构件反应器的反应时间缩短近一半。在有内构件反应器中,当煤水分增加,导致煤热解反应要求的时间延长,焦油中轻质组分(沸点低于360℃)含量明显升高,焦油收率先增加后降低,热解水和热解气产率升高,而无内构件反应器的热解产物无明显差异。当加热温度900℃时,煤水分从0.41%(本文中无特殊说明的均为质量分数) 增加至11.68%,焦油产率从9.21%增长到10.74%;当煤水分增加到15.93%,焦油产量下降到10.26%。两反应器气体平均组成随水分增加的变化趋势相似,气体热值均随水分增加呈下降趋势。     

Numerical investigation of gas-solid heat transfer in rotating fluidized beds in a static geometry

Gas-solid heat transfer in rotating fluidized beds in a static geometry is theoretically and numerically investigated. Computational fluid dynamics (CFD) simulations of the particle bed temperature response to a step change in the fluidization gas temperature are presented to illustrate the gas-solid heat transfer characteristics. A comparison with conventional fluidized beds is made. Rotating fluidized beds in a static geometry can operate at centrifugal forces multiple times gravity, allowing increased gas-solid slip velocities and resulting gas-solid heat transfer coefficients. The high ratio of the cylindrically shaped particle bed “width” to “height” allows a further increase of the specific fluidization gas flow rates. The higher specific fluidization gas flow rates and increased gas-solid slip velocities drastically increase the rate of gas-solid heat transfer in rotating fluidized beds in a static geometry. Furthermore, both the centrifugal force and the counteracting radial gas-solid drag force being influenced by the fluidization gas flow rate in a similar way, rotating fluidized beds in a static geometry offer extreme flexibility with respect to the fluidization gas flow rate and the related cooling or heating. Finally, the uniformity of the particle bed temperature is improved by the tangential fluidization and resulting rotational motion of the particle bed.     

水平导管内颗粒料层中的热渗透现象研究

本文针对水平导管内填充颗粒料层中的高温气体渗流现象,采用局部非平衡假设建立了多孔介质渗流传热物理数学模型并进行了数值计算。研究了不同情况下导管内填充多孔介质中的流速、气固温度和压力分布。计算结果表明,高温气体对导管内颗粒料层的热渗透作用主要是在渗流入口端区域,增大入口渗流速度以及减少给料量,导致气固温度沿轴向下降速度减慢,热渗透深度扩大,热渗透作用区域内的物料温度水平提高。在热渗透作用区域,孔隙率对流场和压力损失有很大的影响。研究结果对于移动颗粒反应器和输送机的设计与运行具有一定的参考作用。     

Heat transfer to a moving packed bed of nickel pellets

Heat transfer between a bed of nickel pellets and a vertical section of electrically heated steel pipe has been measured, with the pellet bed inside the vertical pipe. Most of the data are for a 20.27 cm diameter pipe but some data were also obtained for a 10.23 cm diameter pipe. The effective thermal conductivity of the stationary pellet bed has been estimated approximately from the results of unsteady heating tests. Tests have been carried out with a downwardly moving bed, including the effect of air flowing upwards through the bed. Average values of the pellet‐side heat transfer coefficient are between 72 and 135 W/(m²°C) depending on the mass fluxes of air and pellets, and have been expressed as an empirical correlation.     

升膜蒸发管内流型可视化及传热性能

为了探究热流密度、真空度和流量对升膜蒸发器传热性能的影响,以及对升膜加热管内流体流型进行观测和分析,本文建立了升膜蒸发系统传热实验平台,对升膜蒸发器的传热特性和流体流型进行实验研究.实验所用升膜管管长2200mm,升膜管采用镀透明导电膜石英管,工作介质为水;升膜管蒸发侧采用电加热方式;研究了热流密度(6.71kW/m²≤ q≤ 26.79kW/m²)、流量(20L/h≤ M≤ 100L/h)和真空度(0≤ P≤ 15kPa)对升膜加热管流体流型和传热特性的影响.结果表明:通过电加热的方式可以实现石英管内溶液的升膜蒸发,并能观测到泡状流、块状流、弹状流、柱塞流、环状流和雾状流;热流密度低于6.71kW/m²时无法形成升膜蒸发,随着蒸发侧热流密度的增大,升膜管内环状流长度增大,管内传热系数增大;随着流量的增大,升膜管内液体湍流强度增大,管内传热系数增大;真空度对流体流型影响较大.     

Transient heating and cooling of cocurrent three-phase fluidized beds

The thermal transient behaviour of three-phase fluidized beds have been investigated for a liquid viscosity ranging from 35 to 75 mPa · s. For the operating conditions used in this study, a 6 mm glass particle bed was found to have a thermal response similar to that of a fixed bed. The transient responses, which were not significantly affected by gas sparging, were, however, faster for heating than for cooling. This result has been analyzed from a model assuming liquid plug flow through stationary particles using combined free and forced convection correlations for heat transfer around the particles. Different correlations are then proposed to predict the contribution of natural convection to the liquid-to-particle heat transfer in heating and cooling modes. The effect of gas sparging was found to strongly affect The 2.0 mm particle bed responses but only moderately the 3.9 mm bed responses. These responses were analyzed using axial dispersion models for the liquid and solid phases. For the 3.9 mm particle bed, the axial dispersion coefficient of the solids, E_ZS, was found to be of the same order of magnitude as that of the liquid coefficient, E_ZL. However, the value of E_zs for the 2 mm particle bed was found to be five times that of E_ZL.     

带浸没管的惰性粒子振动流化床传热特性

采用带浸没加热管的惰性粒子振动流化床对膏状物料干燥进行了实验研究。考察了加料速率、进气温度、进气速度、加热管功率、振动强度等参数对床温和体积传热系数的影响,得出了计算体积传热系数的关联式。结果表明,在流化床中增设振动和浸没加热管装置,能大大强化传热传质,体积传热系数随加料量、振动强度、加热管功率、进风速度的增加而增大,随进气温度的增加而减小。其结果对惰性粒子流化床干燥器的设计和改进具有重要的指导意义。