鼓泡浆液反应器的应用开发研究Ⅰ.气含率和固相浓度分布特性

研究了以粉体氧化铝水合物为固相的鼓泡浆液反应器的平均气含率和固体浓度分布特性。考察了表观气速、体系温度、静液高度、固相浓度及气体分布板的开孔率等对气含率的影响和不同性质氧化铝水合物在塔中的悬浮和轴向浓度分布情况。结果表明气速增大或开孔率较大时气含率增大，但固相浓度大小对气含率没有影响。水合氧化铝固体粉末在鼓泡塔中的浓度分布特性与固体的堆积密度和吸水性能有关，吸水率大堆积密度小的拟薄水铝石在低气速条件下就可完全均匀悬浮。以上结果为用气液固三相鼓泡反应器制备晶粒大小均匀的拟薄水铝石提供了可能性。     

气液并流向上三相流化床流体流动性质的研究

本文研究气液并流向上兰相流化床的一般流体流动性质。阐明了不同性质及粒度的固体颗粒、流化床静止床高、气体及液体的表观线速、气体分布板结构等参数对床层的均匀性、气体及液体滞留量、床层膨胀高度及气泡形态及大小等影响的一般规律。提出了在液固两相流化床中通入气体后,床层膨胀比随着气体速度的增大而变化的规律具有五种不同类型。用气泡上升的平均真实速度V_g/ε_g作为V_g及V_L的函数作图,可以表明气体及液体的表观线速对气体滞留量及气泡大小的影响,并用在流化床上部的照片直观地表明了这一点。最后用关联式将本文数据进行关联,误差在±10%以内。     

炉前煤低温干馏的工艺研究

为了模拟真实的循环流化床燃烧/煤热解多联产工艺中的移动床热解系统,同时验证静态挡板混合以及颗粒床除尘在该系统中应用的可行性,建立了处理煤量为10 kg/h的移动床固体热载体煤热解连续实验装置.结果表明,在混合段内没置挡板足一种有效的灰/煤混合方式,可以获得与机械混合接近的气、液产率;滤料性质、床层高度、过滤气速等均会对颗粒床除尘器的除尘效果产生影响,颗粒床的使用可将焦油中的含尘率控制在一定范围内.该研究可为炉前低温干馏工艺开发提供可靠的基础数据.     

锥形鼓泡浆液反应器内气含率和固含率轴向分布研究

在不同表观气体速度、淤浆浓度、静止液体高度和不同颗粒直径下考察了锥形鼓泡浆液反应器内气含率及固率轴向分布。由气泡聚并和破碎机理解释了气含率轴向分布规律;结合固体颗粒悬浮机理,利用沉降-扩散模型分析了操作条件影响固含率轴向分布的原因,回归出表征固含率轴向分布的特征参数——Peclet准数的数学关联式,并在相似操作条件下与园柱床内实验结果作了比较。     

气-液-固三相鼓泡反应器的传递性能研究

在塔径0.076m、高1.92m的气-液-固三相鼓泡反应器中,以连续操作的方式,分别就不同的温度(18—42℃)、气速(4.81—10.32cm/s)、液速(0.30—1.52mm/s)、粒径(0.247—0.459mm)和固含率(1.84×10^-3-7.35×10^-3)等条件,通过对三相体系宏观反应结果的综合分析,同时考察了该体系气-液、液-固询的传递性能,以及与催化剂充液微孔内扩散相结合的表面反应。试验结果以无因次数群表示。该反应对氧为一级,对二氧化硫为零级。在试验操作范围内,气一液、液一固传质和与催化剂充液微孔内扩散相结合的表面反应等过程对整个宏观反应速率的影响程度,因操作条件而异,本文通过图线表示了有关结果。     

浆态床反应器中相含率及粒径分布的研究

以空气－水－石英砂体系为对象，研究了费托合成浆态床反应器中表观气速、平均淤浆浓度、床层轴向位置等因素对气含率、固体浓度轴向分布和粒径分布的影响，并通过实验得出了气含率与操作变量之间的关联式。     

两相鼓泡床及三相流化床中的液相轴向返混

本文采用非稳态脉冲进料法,测定了在塔径为45mm、高890mm的两相鼓泡床中及具有液固外循环系统的三相流化床中的液相轴向返混系数。此外还在床径为150mm、高3200mm的两相鼓泡床中进行了上述测定,以了解塔径对返混的影响。所用固相为<100μm的钢玉粉,液相中的固相重量浓度为20%,水及空气的空床截面速度均在1—9cm/s。在采用的试验条件下,液相轴向返混系数D_L值波动于6—140cm~2/s之间。在相同操作条件下,两相鼓泡床和三相流化床中的D_L值不同,其差异大小决定于操作条件。两相鼓泡床的试验结果表明,床径不仅影响D_L值,而且在不同气、液速操作条件下对液相返混程度的影响规律亦不同。与串联理想搅拌釜的计算结果相比较,说明在本文试验条件范围内,三相流化床及两相鼓泡床中的液相返混是比较严重的。在试验中,我们研究了电子计算机的联用技术,大大提高了试验的精度及速度,并突出了非稳态试验方法的优点。     

锥形甲醇鼓泡浆液反应器的气含率和颗粒浓度分析

以空气－甲醇－石英砂体系为对象，研究了锥形鼓泡浆液反应器的气含率和颗粒浓度分析，考察了气速、颗粒浓度、液体性质对水力学性质的影响，并且得到平均气含率经验关联式和予测颗粒深度的Ｐｅ关联式。     

鼓泡浆液反应器的应用开发研究：Ⅱ液相混合与传热特性

研究了以粉体氧经铝水合物为固相的鼓泡浆液反应器的传热性能和温度分布及沸合特性。结果表明两相和三相体系的传热速度均随表观气速的增大而增大，固相的加入强化了体系的传热效果，但固体浓度大小无明显影响。     

循环流化床(CFB)煤/焦气化反应的研究 Ⅰ.操作气速、固体循环速率对循环流化床气化反应的影响

报道了山西西山焦煤飞灰，在小型循环流化床气化反应器上，以二氧化碳为气化介质，在不同操作条件下（气速、固体循环速率）的气化反应。研究结果表明，ＣＯ出口浓度及碳转化率随着ＣＦＢ操作气速减小、固体颗粒循环速率的增加而增加。即在ＣＦＢ床中，提高气体、固体停留时间（床内固体颗粒浓度）有利于ＣＦＢ气化的进行。ＣＯ浓度及碳转化率沿床高的变化趋势与床内颗粒浓度分布一致。     

浆态床气泡特性的研究

用三种不同直径的浆态鼓泡塔研究气速、塔径、固相浓度、静止床层高度和气体分布器等对气含率的影响。平均气含率随气速变化分为稳定区、过渡区和湍流区,得到各区平均气含率的计算式,其平均误差小于5%。用气隙率仪测定了局部气含率和气泡频率的分布并研究了气泡直径、气泡上升速度和气、液相界面积等,并给出了计算式。     

锥形甲醇鼓泡浆液反应器的气含率和颗粒浓度分布

以空气 -甲醇 -石英砂体系为对象 ,研究了锥形鼓泡浆液反应器的气含率和颗粒浓度分布 ,考察了气速、颗粒浓度、液体性质对水力学性质的影响 ,并且得到平均气含率经验关联式和予测颗粒浓度分布用的Pe关联式εg(1 -εg) 4 =0 .0 82u1.3g (1 -Cs) 10 9Pe =0 0 81 4Fr0 .0 52 6Ar0 50 9(1 -Cs) 0 94 5Sb1.2 56     

循环流化床（CFB）煤／焦气化反应的研究：I.操作气速,固体循环速率 …

报道了山西西山焦煤飞灰，在小型循环流化床气化反应器，以二氧化碳为气化介质，在不同操作条件下（气速，固体循环速率）的气化反应，研究结果表明，ＣＯ出口浓度及碳转化率随着ＣＦＢ操作气速减小，固体颗粒循环速率的增加而增加，即在ＣＦＢ床中，提高气体，固体停留时间（床内固体颗粒浓度）有利于ＣＦＢ气化的进行，ＣＯ浓度及碳转化率沿床高的变化趋势与床内颗粒浓度分布一致。     

辽河减压渣油-正戊烷体系的相态变化特性

利用RUSKA公司无汞PVT装置,对辽河减压渣油-正戊烷体系的相行为进行了实验观察,测定了辽河渣油-正戊烷体系相态变化的边界线,如液-液相分界线、液-液-气三相区分界线等,绘制了体系的p-t相图;在140℃～190℃,1.0MPa～10.0MPa,溶剂质量比为3.0～6.0的条件下,对体系相特性的变化进行了分析和讨论。在实验条件下,辽河渣油-戊烷体系的p-t相图可以划分为四个区域:单一液相区、液-液两相区、液-液-气三相区、气-液两相区;溶剂质量比对由单一液相区转变为液-液两相分相压力的影响显著,溶剂质量比越大,分相压力越大;但溶剂质量比对液-液-气三相区影响不大。确定了辽河渣油-正戊烷体系溶剂脱沥青过程适宜的操作区域。     

双射流流化床流动特性的研究

在一300×2600mm二维双射流流化床中,采用多路压力信号采集装置,详细研究了射流气速、射流喷口管间距离、静床高度、物性参数对双射流流化床射流流动特性的影响,发现双射流从单独存在到两射流在其射流区内发生射流合并可由压力波动时间序列的功率谱主频和Hurst指数的变化定量确定,结果还表明,双射流流化床管间距减小时,射流在射流区发生合并的射流气速降低;而管间距相同时,静床高变大,射流在射流区发生合并的射流气速也降低;对于相同粒径的固体颗粒,颗粒密度增大使得射流在射流区发生合并的射流气速变大。     

颗粒运动的声信号分析与气固流化床流化质量的判断

根据颗粒碰撞流化床反应器壁面产生声信号的机理,结合频谱分析以及颗粒温度理论,获得了气固流化床颗粒温度与声信号平均能量以及表观气速的关系,由此得到了不同气速下主流区和滞流区颗粒温度的计算公式．由于颗粒温度的大小体现了体系中颗粒运动的活跃程度,由此提出了临界颗粒温度的概念,进而得到了气固流化床良好流化的判据,即当T^＊≥T^＊cr时,床内颗粒具有一定的活跃程度,整床流化质量良好,没有出现团聚结块的流化床故障．基于判据,得到了流化床良好流化的临界操作气速．由此获得了一种简单快捷、实时在线的流化床反应器流化状态检测的方法,对工业上生产监控和操作优化具有重要的指导意义．     

非磁性纳米SiO_2颗粒在磁场流化床中的流态化

研究了非磁性纳米SiO2颗粒在添加磁性大颗粒磁场流化床中的流化性能。磁性大颗粒的添加量在20%～60%(wt)之间,磁感应强度的大小分别为0.0477、0.0596、0.0715 T。实验中通过测定床层膨胀曲线、床层压降曲线,详细地考察了磁性大颗粒的添加量、磁感应强度及气速的大小对纳米SiO2颗粒流化性能的影响。结果表明:把磁场能引入普通流化床中之后,加入的磁性粗颗粒能够有效地破碎纳米SiO2床层中的活塞、沟流和大聚团,降低最小流化速度,且在最小流化速度时无气泡,使床层膨胀比增加,提高床层的整体流化质量;在流化颗粒相中,磁场能的加入还可以保持床层的稳定性,维持流态化所需的气体体积。     

Pickering乳滴固定床催化研究进展

工业上精细化学品合成中液-液、气-液两相催化体系长期存在效率低的问题,不得不在间歇反应釜中进行.Pickering乳液具有大的反应界面和易于调控的微纳界面/空间,能够显著提升两相反应的催化效率,更重要的是Pickering乳液具有极高的稳定性,使其能够像传统固体颗粒催化剂一样填充到固定床反应器中,实现液-液、气-液两相催化反应的连续运行,显著提高酶催化、化学催化反应效率,推动两相催化体系向应用水平发展.本文系统概述了Pickering乳滴固定床的构建以及催化理论模型,介绍了其应用研究的最新进展,并对其未来的研究方向和发展趋势进行了展望.     

振动流化床双组分颗粒的轴向浓度分布的研究

在内径为１４８ｍｍ的振动圆柱形流化床中研究焦或渣与介质混合物的轴向浓度与分离／混合程度，考察了振动参数、床层高度和流化气速对分离效率的影响，得出床层高度比较高时，有利于焦或渣在介质中分离的结果和较佳的分离操作范围，为获得细粒焦渣混合物的充分分离奠定了基础。     

浅流化床的热响应

众所周知,流化床中气体一颗粒的传递过程和反应过程,主要发生在分布板区。而浅层流化床正具备了分布板区的许多优点,它在涉及热过程的领域中,已经显示了广阔的应用前景。为了考察浅层床中气体一颗粒间的传递特征,本文从气体一颗粒传热入手,采用热响应的实验技术,测定了气-固系浅流化床(L/D_T=0.045～0.17)内空气-海砂的表观传热系数,同时求算了相应的浓相区传热系数,并表述了传热系数随床深的变化趋势。从实用角度,本研究最终将表明,在较浅的颗粒床层中,能给出较大的传热速率但床层压降较小,藉以推广浅流化床的应用。