规整结构催化剂及反应器研究进展

介绍了一种新颖的规整结构催化剂。它在废气排放处理等气相催化反应中已表现出优于常规催化剂的优良催化性能,在气液固多相催化反应领域的研究也表明它能够应用于更多的催化反应。将这种催化剂和反应器结构特性与常规催化反应中应用的固体催化剂和反应器进行了比较,结果表明它有可能替代浆态床和固定床反应器,具有良好的应用前景。     

旋转泡沫填料反应器的研究进展

旋转泡沫填料反应器是一种新型多相搅拌釜式反应器,其将传统的搅拌桨替换成圆环型泡沫填料,可有效强化反应器内多相间传质混合过程,且多孔填料可作为催化剂载体,能减小多相催化反应中固体催化剂的使用量,具有替换传统多相搅拌釜式反应器和浆态反应器的潜力,将有较好的应用前景。本文详细阐述了旋转泡沫填料反应器的结构和反应器内多相流动形式,着重介绍了反应器内多相流动特性的研究进展及反应器内传质性能的研究现状,并与传统的多相反应器传质性能进行比较;从应用方面分析了反应器用于葡萄糖催化氧化、苯乙烯催化加氢等多相过程的强化方式及优势,通过对比得出旋转泡沫填料反应器能有效降低化工过程中物耗、提高物料的利用率;介绍了与旋转泡沫填料反应器类似的其他多孔式搅拌桨反应器的研究进展,分析了这类反应器的优势,并对其性能进行对比;最后,对旋转泡沫填料反应器研究的不足及未来的发展进行了阐述和展望。     

搅拌反应器内相际传质行为 2.反应器结构特性研究

系统地研究了搅拌反应器中挡板、搅拌桨型、通气管分布器及位置等结构因素对氧气－水体系功率准数Ｋ和容积传质系数ＫＬａ的影响规律。实验结果表明：在搅拌过程中挡板的作用在于提高湍动,改善两相混合状态;相对于其它的三种桨型,六叶盘式透平平桨能够形成较高的液相湍流和气液接触界面;通气管分布器的适宜直径为桨径的０．５～１倍,适宜位置应在桨叶下方。     

环流反应器的流动、混合与传递特性

由于环流反应器内存在定向循环,与鼓泡塔反应器相比,其混合性能大幅提升,已广泛应用于许多工业过程,如发酵、反应器结晶等工业过程,近年来成为国内外学者研究的热点。针对环流反应器内操作条件下的流动形态、流体力学(包括相含率分布、循环液速、混合时间以及离集指数等)及传质/传热特性,总结了其最新研究进展,分析了相含率尤其是固含率变化对反应器中关键参数如循环液速和化学反应速率的影响,展望了从机理上研究相互耦合的多相流动、传质/传热和化学反应规律,为进一步推动其工业应用提供参考。     

“催化接触器”型膜反应器的研究进展

对膜反应器按照流体流动方式进行分类，并对“催化接触器”型膜反应器的构成、特点与优点、多孔催化膜的制备、应用反应体系的研究状况进行综述。由于“催化接触器”型膜反应器在强化传质和消除孔内扩散方面表现出的优势，在流固相催化反应中显示出良好的应用前景。     

环流反应器的流动、混合与传递特性

由于环流反应器内存在定向循环,与鼓泡塔反应器相比,其混合性能大幅提升,已广泛应用于许多工业过程,如发酵、反应器结晶等工业过程,近年来成为国内外学者研究的热点。针对环流反应器内操作条件下的流动形态、流体力学（包括相含率分布、循环液速、混合时间以及离集指数等）及传质/传热特性,总结了其最新研究进展,分析了相含率尤其是固含率变化对反应器中关键参数如循环液速和化学反应速率的影响,展望了从机理上研究相互耦合的多相流动、传质/传热和化学反应规律,为进一步推动其工业应用提供参考。     

煤液化催化剂多级逆流浆态反应器流体分布与传质研究

以煤为载体的煤直接液化高效催化剂的制备需要在湍动剧烈的环境中分散和合成,气液固三相反应器的设计是其核心技术。主要从反应器的设计要求、气相含率及体系氧传质系数来研究此反应器的流体力学与传质特性。此反应器能满足催化剂制备时的要求,而且可以大幅度的减少气液相的传质阻力的影响。     

基于CFX的规整催化剂甲烷化反应器流场模拟与结构优化

煤制天然气可有效解决天然气消耗量持续增加、环保等问题。甲烷化反应是煤制天然气重要环节。在众多甲烷化催化剂中,规整催化剂由于传热、传质、反应特性、压降性能良好,受到广泛关注。而规整结构催化剂的孔道独立,与反应器轴线垂直截面的流场均匀度对产物产率影响很大。基于CFX以反应器内流场均匀度为目标,对规整催化剂固定床甲烷化反应器进行冷态数值模拟,获得最优反应器结构。     

聚酯装置酯化反应器330t/d负荷热能力和传质能力核算

通过对增容后的第一酯化反应器R0 1和第二酯化反应器R0 2的热负荷能力进行核算 ,并对其传质情况进行了简单探讨 ,证明原装置完全可以达到 3 3 0t/d的产能     

沸腾转化催化剂床内气泡特性研究与工业反应器的模拟和优化

在直径190mm的有机玻璃塔内,对填装0.27～0.79mm的以球形硅胶为载体的钒催化剂(B类粒子)流化床进行了实验研究。用直射式光纤探头连接微机采样和分析。结果表明,气泡直径和上升速度与A类粒子流化床获得的关联式基本相符。但气泡分率随床高增加而明显增加。根据实验结果,确定了B类粒子流化床反应器的模型参数。用两相平推流模型与本研究所获得的气泡参数及反应动力学方程相结合,对直径为1500mm的工业反应器进行了模拟,得到令人满意的结果,并进一步优化了工业操作条件。     

Modeling of three-phase continuously operating open-cell foam catalyst packings: Sugar hydrogenation to sugar alcohols

An advanced comprehensive and transient multiphase model for a trickle bed reactor with solid foam packings was developed. A new simulation model for isothermal three-phase (gas–liquid–solid) catalytic tubular reactor models was presented where axial, radial, and catalyst layer effects were included. The unique feature of this model is that the material balances include most of the individual terms (i.e., internal diffusion, gas–liquid, and liquid solid mass transfer, kinetics) for solid foam packing which is seldom done. Hydrogenation of arabinose and galactose mixture on a ruthenium catalyst supported by carbon-coated aluminum foams was applied as a fundamentally and industrially relevant case study. Parameter estimations allowed to obtain reliable and significant parameters. The effect of the kinetic parameters and the operation conditions on the arabinose and galactose conversions was studied in detail by sensitivity analysis. The model described is applicable for other three-phase continuous catalytic reactors with solid foam packings.     

超重力多相催化反应器的研究进展

针对本征反应速率为快速反应的多相催化过程,其宏观反应速率一般受限于相间传质速率。基于超重力技术良好的传质强化特征,以及超重力装备关键机械部件在高温高压条件下稳定运行的突破,超重力反应器应用于多相催化反应,逐步展现了反应过程强化的潜力。本文主要对近年来本中心研制的超重力多相催化反应器在气液、气固以及气液固体系的研究进行综述,并对超重力多相催化反应器的发展前景进行了展望。     

Forced convection boiling in a stator–rotor–stator spinning disc reactor

Boiling of a pure fluid inside the rotor–stator cavities of a stator–rotor–stator spinning disc reactor (srs‐SDR) is studied, as a function of rotational velocity ω, average temperature driving force and mass flow rate . The average boiling heat transfer coefficient h_b increases a factor 3 by increasing ω up to 105 rad s^?1, independently of and . The performance of the srs‐SDR, in terms of h_b vs. specific energy input ?, is similar to tubular boiling, where pressure drop provides the energy input. The srs‐SDR enables operation at Wm , yielding values of h_b not practically obtainable in passive evaporators, due to prohibitively high pressure drops required. Since h_b is increased independently of the superficial vapor velocity, h_b is not a function of and the local vapor fraction. Therefore, the srs‐SDR enables a higher degree of control and flexibility of the boiling process, compared to passive flow boiling. © 2016 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 62: 3763–3773, 2016     

新型整体式钒催化剂的设计、制备与研究

设计了一种新型整体式SO₂转化钒催化剂,催化剂内部设计了若干平行排列的交错的规则气流通道.研究结果表明,与传统散堆条形催化剂相比,流动阻力降低2/3左右.用于整体式钒催化剂成型的料浆经过特殊的处理,可以使催化材料机械强度提高近10倍.应力分布计算表明,整体式钒催化剂在孔道边角部分存在应力集中的问题,最大应力比所施压力高出8～8.5倍.通过优化处理后的新型整体式钒催化剂,具有与商业催化剂相当的催化活性,抗压机械强度约为1.10 MPa.     

Multiphase surfactant-assisted reaction-separation system in a microchannel reactor

The Lewis acid-catalyzed addition of trimethylsilyl cyanide to p-chlorobenzaldehyde in a microchannel reactor was investigated. The microchannel was integrated to promote both reaction and separation of the biphase system. FeF₃ and Cu(triflate)₂ were used as water-stable Lewis acid catalysts. Sodium dodecyl sulfate was incorporated in the organic-aqueous system to enhance the reactivity and to manipulate the multiphase flow inside the microchannel. It was found that the dynamics and the kinetics of the multiphase reaction were affected by the new micellar system. Parallel multiphase flow inside the microchannel was obtained, allowing for continuous and acceptable phase separation. Enhanced selectivity was achieved by operating at lower conversion values.