气流喷射床反应器液体停留时间分布实验与模拟

气流喷射床反应器具有良好的传递性,减少轴向返混,相间接触时间短,气液比(气固比)调节灵活等特点。本文使用脉冲进样法测定了气流喷射床反应器液体的停留时间分布(RTD),并用Fluent软件模拟了实验,初步考察了影响停留时间分布的各因素。结果表明,随着液流量的增大,停留时间逐渐趋于稳定,而气流量对液体停留时间影响较小;Fluent软件得到的模拟值与实验值较吻合,说明模型可用。     

CO加氢合成复合式反应器工艺研究

新开发的复合式反应器组合了气流床和浆态床两部分。在反应器的气流床内,对CO加氢合成反应工艺条件进行研究,重点考察了温度、压力和空速对出口产物体积含量、产物时空产率的影响,同时还测定了反应过程中整个床层轴径向的温度分布,为确定复合式反应器内CO加氢合成工业化生产最佳反应条件提供基础数据。研究结果表明,在复合式反应器内,合成过程存在一个最佳反应温度范围为240～260℃,此时反应产率达到最大值;反应产率随着压力的增大单调递增;一定的催化剂循环量下,空速增大虽然可以提高产物的产率,但增大到一定值后出口产物体积含量反而会降低;一定的气体流量下,催化剂浆料的循环量有一个最佳值,高于这个值,出口产物体积含量以及产物的时空产率都将降低。由实验结果可知,反应器床层的轴径向温度分布均匀,床层温度易于控制。     

循环浆态床羟基合成应用研究

循环浆态床结合了浆态床良好的传热性能和气流床高效的传质性能.今对循环浆态床内气液传质系数和固体浓度分布进行了考察,结果表明随着循环流量的增大容积传质系数也增大,在相同循环量的情况下气量越大容积传质系数也越大,并且由于催化剂浆料在反应器内循环,因此当循环量在200 L·h-1、气量在2 L·min-1以上的情况下,整个床层的固体浓度分布已接近初始固含率.同时对循环浆态床反应器羟基合成反应工艺条件进行了考察,结果表明温度在240～260 ℃催化剂具有较好的活性,而反应压力的升高,气体流量的增加和浆料循环流量的增加都有利于羟基合成反应的进行.     

F-T合成沉淀铁催化剂的研究

采用共沉淀的方法制备了Fe-Cu-K-Si催化剂,并用低温氮气吸附、脱附,X射线衍射方法对催化剂进行了表征。考察了温度和空速对该催化剂上F-T合成过程的影响,进行了1000h以上的稳定性实验。结果表明,在反应温度250~300℃,压力2.6MPa,进料比V(H2)/V(CO)=2/3,空速400~1360 h-1操作条件下,催化剂显示了较高的F-T合成反应活性以及良好的稳定性。     

浆态鼓泡床反应器的混沌性研究

运用混沌分析的方法,分析浆态鼓泡床反应器的压力信号,表明浆态鼓泡床反应器在不同操作条件下都具有混沌性,并且在不同固含率的条件下,最大Lyapunov指数变化显著,说明固含率对混沌特性有显著的影响。在实验条件下,浆态鼓泡床系统作Hurst分析,表明时间序列具有“持久性”,意味着过去增加或减少的趋势,将在未来一定时间内持续进行。     

循环浆态床气体停留时间分布的研究

研究了循环浆态床气流段的气流量和液体循环量对气体停留时间分布的影响。实验结果表明,减小气流量或者增加液体循环量,气体返混程度变大,气体平均停留时间增长。建立模型模拟循环浆态床气流段气体停留时间分布,得到停留时间分布密度函数和物料分率p与射流相似准数Ct和气液动量比准数Cr的关联式。从关联式看出,气液动量比准数Cr越小,物料分率p越大,表明循环液体流量越大,气体停留时间分布越接近于全混流。这一结论与实验结果相符。     

Multi-scale and multi-fractal analysis of pressure fluctuation in slurry bubble column bed reactor

The Daubechies second order wavelet was applied to decompose pressure fluctuation signals with the gas flux varying from 0.18 to 0.90 m3/h and the solid mass fraction from 0 to 20% and scales 1?9 detail signals and the 9th scale approximation signals. The pressure signals were studied by multi-scale and R/S analysis method. Hurst analysis method was applied to analyze multi-fractal characteristics of different scale signals. The results show that the characteristics of mono-fractal under scale 1 and scale 2, and bi-fractal under scale 3?9 are effective in deducing the hydrodynamics in slurry bubbling flow system. The measured pressure signals are decomposed to micro-scale signals, meso-scale signals and macro-scale signals. Micro-scale and macro-scale signals are of mono-fractal characteristics, and meso-scale signals are of bi-fractal characteristics. By analyzing energy distribution of different scale signals,it is shown that pressure fluctuations mainly reflects meso-scale interaction between the particles and the bubble.