加压浆态鼓泡床中固含率与气含率轴向分布的研究

在高6.6 m、直径0.3 m的浆态鼓泡塔中,采用动态气体逸出法研究了水-空气-石英砂体系中固含率与气含率的轴向分布。在表观气速0-0.24 m/s、固体质量分数(石英砂在水中的质量分数)0-23％、压力0.1-2.0 MPa范围内,考察了各种因素对固含率和气含率轴向分布的影响。实验结果表明,随着表观气速的增加和固体质量分数的减小,固含率的轴向分布趋于均匀;气含率随压力和表观气速的升高而增加;固体质量分数仅仅影响大气泡气含率和上升速率,而对小气泡气含率和上升速率的影响不大;在固体质量分数大于23％时,压力对气含率轴向分布的影响比较显著。     

加压大型鼓泡床反应器中气泡上升速率的研究

在内径0 3m、高6 6m的加压鼓泡床反应器内采用床层塌落技术测量气泡上升速率。在液体粘度(1 43～3 54)×10-3Pa·s、液体表面张力(49 9～70 0)×10-3N/m、系统压力0 1～1 6MPa、表观气速0 06～0 28m/s范围内,考察了表面张力、粘度、压力、表观气速对大小气泡上升速率的影响。结果表明,大气泡上升速率随表观气速的上升而上升,而小气泡速率受表观气速的影响非常小。     

射流鼓泡反应器内气泡分布特性

采用气体分布盘和缩径式液体喷嘴的射流鼓泡反应器冷模实验装置,以空气-水作为模拟体系,考察了表观气速(ug)和喷嘴出口液速对气泡分布特性的影响。实验结果表明,在不同ug下,平均气含率均随着喷嘴雷诺数(Re_j)的增大而增大,平均气含率经验关联式计算值与实际值的平均相对偏差为8%。射流鼓泡反应器中心处气含率较高,边壁处气含率较低;随着Re_j的增大,气含率最高点向壁面方向移动,径向气含率分布趋于均匀。随着Re_j的增大,气泡具有不同的运动轨迹和分布状态,从类似字母"C"逐步演变为类似字母"B"和"A"。     

鼓泡床流体力学特性研究

在直径45 mm的鼓泡床冷态装置中,以煤油作为液相,氮气作为气相,研究了气含率、气泡平均粒径、两相相间滑动速度的变化规律。结果表明:反应器内流体的流动处于气泡聚并控制区,气含率随着两相流速的增加而增加;气泡平均粒径随着气相表观流速的增加而增加,随着液相表观流速的增加而降低。实验发现,在相同的条件下,与较小直径反应器相比,随着反应器直径的增大,气泡聚并作用增强,气含率下降,气泡粒径增大。     

鼓泡反应器的工艺设计

从工程设计的角度，以影响气液传质主要因素人手，低能耗为目标。应用鼓泡技术对鼓泡反应器的操作条件以及物料工况作了优化。通过计算得到：操作气速为0．10m/s时，可在低压力降下达到理想的气含率以及轴向混合效果：进料气体温度为50℃，液体温度为35℃时，可使反应器无需加热或撤热设备；降低操作压力可以降低鼓泡反应体系动力消耗，以达到降低能耗的目的。     

新型气升式内环流反应器气含率的研究

研究了新开发的方型气升式内环流反应器的气含率。在同等可比条件下，将其与普通同心圆型气升式内环流反应器及方型、圆型鼓泡塔的气含率作了比较，对实验结果进行了关联。实验结果表明，新型气升式反应器的气含率均高于其它相应比较的圆型气升式反应器及鼓泡塔。     

运用神经网络预测浆态床反应器气含率和体积气液传质系数

介绍了建立神经网络模型一般要涉及三大要素:训练样本、学习算法和网络结构.论述了如何利用人工神经网络建立了工艺参数(空塔气速,浆液固体颗粒浓度和系统压力)对浆态床反应器的气含率及体积气液传质系数影响的模型.实验中进行了网络模型最优化,并由神经网络模型给出了预测样本三维立体图,图形连续光滑,较好的反映了工艺参数与气含率及体积气液传质系数的关系.     

浆态床外环流反应器流体力学行为研究

以氮气、柴油和固体颗粒为实验体系对浆态床外环流反应器流体力学行为进行研究,考察重要流体力学参数随操作条件和体系物性的变化规律。结果表明：滑移速度随气含率的增加而增加,说明反应器内的流型处于非均匀鼓泡区,上升管平均气含率和浆液循环速度均随体系压力和表观气速的增加而增加,随固含率的增加而降低。建立了相应的模型关联式对滑移速度、上升管平均气含率和浆液循环速度进行预测,模型计算值与实验值的相对误差均在10%以内。     

漩流鼓泡塔反应器中平均气含率的研究

采用空气-羧甲基纤维素钠水溶液-固体物料体系,对漩流鼓泡塔反应器的气液传质性能进行了研究。在常温(20℃)、常压、非牛顿流体条件下,测试了反应器的平均气含率,漩流鼓泡塔反应器分别装有直板型和弯板型(3种直径)气体喷流器。由实验数据回归得出平均气含率与流体性能、空塔气速之间的关联式。与直流鼓泡塔反应器相比,漩流鼓泡塔反应器的平均气含率较高,其中CBⅡ型漩流鼓泡塔反应器比直流鼓泡塔反应器的平均气含率高20％左右。     

鼓泡浆态床费托合成Co/SiO_2细粒子催化剂研究

系统考察了Co/SiO2细粒子催化剂的还原性能以及Co负载量和反应条件对催化剂浆相反应性能的影响。结果表明:初湿法制备的Co/SiO2细粒子催化剂在空气中焙烧后主要形成Co3O4物种,Co3O4可分步还原为活性金属Co;增加Co负载量,能明显提高催化剂费托反应活性;反应条件对催化剂性能的影响十分显著,Co/SiO2催化剂浆相费托合成适宜的反应条件为:温度220～240℃,压力1 8MPa,空速0 48L·h-1·g-1,催化剂质量分数7 2%。     

Mass Transfer Characteristics of H_2 and CO in Mimicked F-T Slurry Bubble Column Reactor

The equilibrium solubilities,volumetric gas-liquid mass transfer coefficients kLa of H_2 and CO were measured as functions of temperature(298―513 K),pressure(1―3 MPa),superficial gas velocity(0.5―3 cm/s) and solid volume fraction(5%―25%) in liquid paraffin/iron-based catalyst slurry bubble column reactor.The volumetric mass transfer coefficients kLa were obtained by measuring the dissolution rate of H_2 and CO.The influences of the operation conditions,such as pressure,temperature,superficial gas velocity and catalyst concentration on kLa,were investigated.Two empirical correlations were proposed to predict kLa values of H_2 and CO in liquid paraffin/solid particles slurry bubble column reactor.The results showed that the equilibrium solubilities of H-2 and CO increased with an increasing temperature and pressure,and the solubility of CO was greater than that for H_2.It was found that the equilibrium solubility can be expressed by Henry's law.The volumetric mass transfer coefficients of H_2 and CO were of the same order of magnitude,and increased with the increase of pressure,temperature and superficial gas velocity.The presence of solid particles decreased kLa values of both H_2 and CO.     

浆态床外环流反应器的流体力学特性

研究了浆态床外环流反应器内的局部流体力学特性,获得了局部气含率、气泡Sauter平均直径和气泡上升速度的轴向剖面。实验数据表明,气泡直径和上升速度收到固含率的影响,固含率的增加能够强化气泡的聚并。通过局部气含率、气泡直径和实验体系的物性等数据,建立了一个能够计算相间滑动速度的关联式,该关联式能够用于计算气泡群的局部曳力系数。     

浆态床醇醚燃料合成技术及反应器数学模型

二甲醚是良好的车用及民用清洁燃料,浆态床醇醚燃料技术已成为各国竞相研究开发的技术。综述了浆态床合成气制二甲醚工艺中的几种催化剂、反应动力学、气泡特征参数、气液传质系数及反应器模型等方面的研究进展。浆态床二甲醚合成工艺尚处于研究开发阶段,但将是二甲醚生产工艺的发展方向。亟待解决的问题主要有开发与液相介质相匹配的商业化新型浆态催化剂、固液分离技术及催化剂的循环再生工艺。     

气相密度对鼓泡床流体力学规律的影响

Two kinds of gases were used to investigate the influence of gas density on the hydrodynamic characteristics ina bubble column. It can be found out that higher gas density leads to smaller bubble diameter and the flow patterns are differentfor the both gases. Energy balance mechanisms are analyzed by considering the gas density difference. Models weredeveloped to predict the average bubble diameter with good accuracy.     

Dynamic Characteristics of Bubble Distribution Zone in Gas-Liquid Reactors

ＤｙｎａｍｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＢｕｂｂｌｅＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＺｏｎｅｉｎＧａｓＬｉｑｕｉｄＲｅａｃｔｏｒｓＹｕａｎＮａｉｊｕ，ＤｕＪｉａｎｘｉｎ，ＨｕＨｕａ，ＬｉｕＺｈｅｎｇ，ＤｉｎｇＦｕｘｉｎ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈ...