多级串联等体积全混流反应器与平推流反应器等效性研究——以二级可逆反应为例

在多级串联全混流反应器中,在等温等容条件下给出了二级可逆反应第Ⅳ级反应器的出口浓度表达式.讨论了在相同操作条件下,达到平推流反应器的转化率所需要的等体积串联全混流反应器的级数Ⅳ;主要考察了正反应速率常数k1、平衡常数K、反应物初始浓度之比M、停留时间τ等因素对N的影响,得出了N与正反应速率常数k1、相平衡常数K以及停留...     

求多级串联全混流反应器的出口浓度-1/3级不可逆反应

在多级串联全混流反应器中进行1/3级不可逆反应时,可用作图法和代数法求每一段反应器的出口浓度。但图解法不够精确,代数法又较为繁琐,而且当反应器个数很多时,上述两种方法则无能为力。考虑以上两种方法的不足,就具体实例,寻求了另外一种方法,即依据第N段反应器的出口浓度的表达式,利用C++语言编制程序,通过该程序能够快速求出每一段反应器的出口浓度,结果与代数法计算结果基本一致。该法具有简便、精确、高效以及通用的优点,不仅在多级串联全混流反应器的设计中具有重要应用价值,而且在实际的化学工业生产中也具有重要意义。     

二氧化钛平推流反应器光催化矿化草甘膦研究

在平推流光化学反应器中采用纳米TiO2光催化矿化N-(膦酰基甲基)甘氨酸(草甘膦)溶液,考察了多种因素对矿化效果的影响。结果表明,在碱性溶液中,OH-可以充当光致空穴的俘获剂,从而提高了草甘膦的光催化矿化效率;外加氧化剂可以作为电子的接受体,通过接受光生电子来抑制光生电子与光生空穴的复合,提高光催化反应的量子产率,从而促进草甘膦的光催化矿化;升高温度可促进具有强氧化性自由基的生成,同时也可抑制光生电子和光生空穴的复合,促进草甘膦在催化剂表面的矿化;外加有机物可与草甘膦共同竞争催化剂表面的活性位点,从而阻碍了草甘膦在催化剂表面的矿化;在一定范围内,光催化矿化率随无机离子浓度的增加而升高,但当无机离子的质量浓度>4 mg/L时,矿化率下降。     

求多级串联理想混合流反应器的出口浓度——二级可逆反应

在多级串联理想混合流反应器中进行二级可逆反应时,可用图解法和代数法求各级反应器的出口浓度.但图解法不够精确,代数法又费时费力,而且,当反应器个数趋于无穷大时,以上两种方法则无法计算.针对上述两种方法的不足,开发了一种新的方法,即利用C++语言,依据递推关系式编制程序,该程序能够迅速求解,并与计算结果完全一致.该法具有精...     

LabVIEW在全混流反应器仿真中的应用研究

尝试把虚拟仪器与具体化工应用相结合,利用虚拟仪器开发环境LabVIEW开发了全混流反应器仿真系统,并具体针对一个一级不可逆放热反应进行了模拟计算,结果表明LabVIEW用于化学化工领域具有广阔的应用前景,是进行建模仿真的好工具。     

“密粒”气固缩核反应平推流反应器模型

气固反应是化工过程常见而重要的反应。恰当的反应器模型能够简化反应器设计,提高效率。本文首次建立了“密粒”缩核反应平推流反应器的设计模型,并分析了一工业数据,结果表明,高度计算值与文献值相差20%,可见,当前模型能够指导反应器的设计,为反应器设计、操作优化提供支撑,具有重要使用价值。     

一维平推流反应器动态模型的新型求解方法

目前对一维平推流反应器动态模型求解时,常将反应体系中气体的体积流量假设为恒定参数。由于实际过程中气体的体积流量会随着温度等相关参数的改变而不断变化,该假设会对模拟结果带来一定的误差。本文针对此问题提出一种新的求解方法：首先通过有限差分法将动态模型中的空间和时间变量均离散化得到相应的代数方程组,再结合气体状态方程,推导出浓度关于气体摩尔流量和温度的函数,然后联立方程组进行求解;此方法有效克服了动态模拟中由于气体的体积流量变化而导致模型方程难以求解的困难。将所提出的方法应用于丙酮气相裂解生成乙烯酮过程的动态模拟,并将所得到的模拟结果与线上法动态模拟的结果进行比较,结果表明所提出的求解方法得到的模拟结果更加精确。     

反应级数对理想反应器组合方式效率的研究

对于不同级数的不可逆反应,研究了其在全混流反应器(CSTR)与平推流反应器(PFR)不同组合方式中的最终转化率。对两种理想流动反应器的不同组合方式,如CSTR+PFR串联、PFR+CSTR串联及CSTR与PFR并联,反应的最终转化率随反应级数的不同而变化。当反应级数为负值时,CSTR与PFR并联组合方式的最终转化率最高;当反应级数为0~1之间的数值时,CSTR+PFR串联组合方式的最终转化率最高;而当反应级数大于1时,PFR+CSTR串联组合方式的最终转化率最高;当反应级数为0时,三种组合方式具有相同的最终转化率;但当反应为一级不可逆反应时,两种反应器串联时的最终转化率相同,并高于两种反应器并联时的最终转化率。     

温度特性对理想反应器效率的影响

本文利用数值分析方法,研究了温度特性对理想全混流反应器(CSTR)和平推流反应器(PFR)效率的影响。研究结果表明:在等温条件下,对于在理想反应器中发生的单一一级不可逆反应,PFR的效率高于CSTR;在绝热条件下,对于在理想流动反应器中发生的单一一级不可逆反应,当反应为放热反应时,CSTR的效率高于PFR;当反应为吸热反应时,PFR的效率高于CSTR。基于上述比较结果可知,理想反应器的效率不仅与其类型相关,而且还与反应器的温度特性及反应的热效应有关。上述结果可对理想反应器的选型提供有效的指导。     

四釜串联平推流管式反应器合成高抗冲ABS树脂的研究

利用自主研发的四釜串联平推流管式反应器和本体聚合方法,制备了高抗冲丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂。通过对所使用的橡胶以及制备的高抗冲ABS树脂产品进行分析和检测,考察不同复合胶种类、复合胶配比对ABS树脂冲击性能的影响,优化复合胶增韧体系,确定合适的复合胶增韧剂和最佳的复合胶配比;并通过仪器化冲击实验对橡胶的增韧效果进行了验证。结果表明,当橡胶投料比为12.0%时,采用橡胶A+565T复合胶合成的样品其悬臂梁缺口冲击强度高达407.0 J/m,熔体质量流动速率为4.19 g/10min(220℃,10 kg),具有冲击强度高、加工性能优良的特点。     

活塞流反应器制备生物柴油

为实现连续、高效、稳定的生物柴油制备,本研究以自行设计的活塞流反应器制备生物柴油。同时利用正交实验的方法对制备过程的影响因素进行了较为系统的研究,得到的优化条件为:催化剂质量为油质量的1.2%,物料在活塞流反应器中滞留时间约17 min,床层温度65℃,油醇摩尔比约1∶6。在此优化条件下所得产品甲酯质量分数达96.33%。经减压蒸馏精制后,甲酯质量分数提高到98.62%,其他燃料特性也与德国现行生物柴油标准相符,同时接近甚至优于我国0#车用柴油标准。为生物柴油的大规模工业化应用奠定了良好的基础。     

A dynamic model for plug flow reactor state profiles

A dynamic model for state profiles of a plug flow reactor is developed, including multiple fluid and solid phases. The model is based on conservation of reactor state profile moments along the spatial dimension of the reactor. These moments are transformed analytically into a polynomial approximation at each time step. The method is flexible, and low as well as high order numerical schemes are resulted in by appropriate choice of parameters. A significant advantage of the present method is that boundary conditions of the partial differential equation reactor model are implicitly satisfied via the moment transformation, whereas the polynomial profile in the numerical solution does not have to be forced to satisfy the boundary conditions. The method is tested numerically against analytical solutions in three numerically challenging benchmark cases: prediction of breakthrough curve in packed bed adsorbers; simulation of chromatographic separation; and feeding a step impulse in a plug flow dimerization reactor. It is shown that the high resolution methods result in considerably smaller numerical errors than a simple low-order assumption of piecewise continuous solution.     

Analysis of plug flow reactors with variable mass density

The design of plug flow reactors with variable mass density is examined. Equations which include a two‐term constitutive equation for the reaction rate are derived for the flow of liquids and for the flow of ideal gases in steady plug flow reactors. It is shown that the addition of the second term in the constitutive equation can have a significant effect on the calculation of the reactor volume needed to carry out a specific conversion of the reactant. Published experimental plug flow reactor data support the observation that a reaction rate constitutive equation with two terms can provide a good representation of the experimental data for variable mass density reactors. © 2014 American Institute of Chemical Engineers AIChE J 60: 4185–4189, 2014     

全混流反应器内流动规律模拟研究

研究了一种接近全混流的小型气固相反应器,可以用于在实验室研究时需要实现全混流接触状态的气固相反应的研究.采用计算流体力学软件(CFD)进行模拟得到最优结构,其结构包括1个圆锥形反应器主体,4个连接在反应器主体底部的进料口,1个连接在反应器主体上部的出料口.气体从4个进料口进入,催化剂在流动过程中从中部掉落,形成气体水平...     

全混流釜式反应器控制策略和最优操作方案

本文采用数学模型方法 ,以不同控制策略提出了全混流釜式反应器中进行不同类型反应的最优操作方案 ,可用于指导反应过程的开发设计。     

泰勒流反应器的流动及反应特性

利用由静态混合器、喷嘴和分气盒组成的新型布气装置在搅拌釜式反应器中诱导生成泰勒流,对反应器流动特性及反应特性进行了实验研究。结果表明,与常规搅拌釜式反应器相比,泰勒流反应器内物料流动更加接近于平推流流型,泰勒流的生成在反应器内构建出局部平推流区域,降低了物料返混程度。反应器反应性能因流动特性改变而得以增强,相同实验条件下,在泰勒流反应器中进行的蔗糖水解反应转化率比在常规搅拌釜式反应器中高出26.7%。在一定操作范围内,局部平推流区域和反应转化率均随搅拌转速或进气量的增加而增大。泰勒流反应器可简化为平推流区和全混流区并联的流动模型,推导出了反应转化率与平推流区域占反应器总体积比率之间的关联关系。     

活塞流管式反应器控制策略和最优操作方案

本文采用数学模型方法,以不同控制策略研究了活塞流管式反应器中进行不同反应过程的最优操作方案,可用于指导反应过程的开发.