气液固三相浆态床反应器研究进展

由于在甲醇合成、费托合成等工艺中的成功应用,气液固三相浆态床反应器的研究引起了越来越多的重视.本文综述了有关浆态床反应器方面的研究,包括:流体力学性能、反应器设计、固液分离以及产业化进程.详细地介绍了影响浆态床反应器流体力学性能的主要因素:压力、温度、气体表观气速、液体性质及固含率等对流型、气含率、气泡停留时间分布和传质系数的影响.总结了近年来在浆态床反应器设计和固液分离方面的研究成果.     

气液固三相循环流态化

<正>由于三相流化床反应器在石油化工、湿法冶金、环境工程和煤的液化等工业领域得到越来越广泛的应用,近年来对传统的三相流化床进行了大量的基础研究并取得了很大进展。以往的研究大部分是针对低液速(u_l相似文献   

合成气制二甲醚三相淤浆床反应器气含率

引　言二甲醚是近年来国内外竞相开发、性能优越的碳一化工产品 .二甲醚不仅是从合成气制汽油、低碳烯烃的重要中间体 ,而且也是多种化工产品的重要原料 .同时由于二甲醚具有优良的燃烧性能和高的辛烷值 ,作为柴油的替代品日益引起人们的普遍关注 .随着对环境和生态平衡保护力度的加大 ,二甲醚的作用和地位将越来越重要 .与传统的采用固定床反应器以甲醇为原料脱水生成二甲醚的生产工艺相比 ,以煤或天然气为原料 ,通过合成气在三相淤浆床反应器中一步法合成二甲醚新工艺具有巨大的优越性 .三相淤浆床反应器流体力学性质十分复杂 ,目前还不能…     

气液固三相浆态搅拌反应器中管式内过滤器的过滤特性研究

探讨了在气液固三相浆态搅拌反应器中设置管式内过滤器，以实现气液固三相分离及浆态反应器的连续化。冷模研究表明：在强烈搅拌下，存在一种动态平衡过滤。即在滤饼沉积速率及剥离速率达到平衡条件下，可实现液相进料及滤液排料的连续化。在确定适宜过滤元件结构及过滤介质后研究了搅拌速度 、固含率、体系性质等因素对气液固三相浆态搅拌釜中管式中管式内过滤器的过滤速率的影响。气相按一定比例随液相通过过滤介质 ，其比例大小取决于过滤器的压降大小。实验表明：对颗粒平均直径在（0.8-1.0)10^-4m的α一氧化铝及硅铝氧化物细粒可获得较满意的分离效果。     

三相淤浆床甲醇合成反应器大型冷模研究

以空气－水－催化剂和空气－液体石蜡油－催化剂两种系统为对象,研究了内置垂直管束式换热器三相淤浆床甲醇合成反应器的流体力学性质－－平均气含率、床层压降、固体完全悬浮的临界表观气速。考察了各种因素对流体力学性质的影响。并得到关于气含率的经验关联式：εＧ／（１－εα）＾４＝０．００５７４４〔ｕＧμＬ／σ〕＾０．１０〔１＋ｃｓ／〔１－ｃｓ／ｐｓ〕σＬ＋ｃｓ〕＾－１．７３。     

气-液-固三相浆态反应器冷模考察

由于气—液—固三相浆态反应器有温度易控制等独特的优点,近年来在化学反应工程上得到广泛的研究和实际应用,我们结合浆态反应工艺的开发,对气—液—固三相浆态反应器进行了比较系统的冷模考察,关联了气含率与各种影响因素的经验方程,确定了有关参数,这对实际反应器的设计提供了有价值的依据。     

浆态鼓泡床反应器气液传质特性的研究进展

本文总结了有关浆态鼓泡床反应器气液传质特性的研究成果。详细地阐述了主要影响因素如系统压力、温度、气体表观气速、液体性质,固体浓度及其物性等对传质特性的影响,并对浆态鼓泡床传质模型进行了归纳介绍,最后对反应器未来的研究方向进行了预测。     

浆态床反应器气含率研究进展

介绍了浆态床反应器应用现状和对浆态床反应器进行气含率研究的重要性,详细介绍了浆态床反应器气含率的研究方法,重点讨论了对气含率生产影响的各种因素,对浆态床反应器流体力学研究具有指导意义和参考价值.     

三相淤浆床甲醇含成反应器大型冷模研究

以空气-水-催化剂和空气-液体石蜡油-催化剂两种系统为对象,研究了内置垂直管束式换热器三相淤浆床甲醇合成反应器的流体力学性质──平均气含率、床层压降、固体完全悬浮的临界表观气速。考察了各种因素对流体力学性质的影响,并得到关于气含率的经验关联式：     

气液固三相流化床反应器测试技术

在简述已有三相流化床测试技术的基础上,着重对近年来开发的测试新技术的基本原理及优缺点进行了分析,包括光纤探头技术、超声探头技术、放射颗粒跟踪技术、X射线颗粒跟踪测试技术、颗粒图像测速技术、电容层析成像技术、激光多普勒测速技术和相多普勒测速技术等,同时,展望了三相流化床测试技术的新方向.     

液固及气液固三相并流系统的动力学行为和混沌产生的研究

运用时域、频域、吸引子及混沌特征参数相关维和Kolmogrov熵研究了液固并流系统动力学行为,揭示了液固并流系统是由拟周期过渡到混沌的。在拟周期行为的液固并流系统中引入气体,结果表明:低气速下,床层中只有冠状气泡,它表现为拟周期行为。随着气速的增大,床层中小气泡的出现及浆料湍动的作用使拟周期冠状气泡过渡为混沌,进而整个系统通向了混沌。     

Liquid-Solid mass transfer in a slurry bubble column and a gas-liquid-solid three-phase fluidized bed

Mass transfer coefficients between particles and liquids in a slurry bubble column and a three-phase fluidized bed containing small size particles were obtained with two mass transfer systems: (1) K⁺ –Na⁺ ion-exchange in cation-exchange resin bead beds, including anion-exchange resin beads as inert particles; (2) zinc dissolution by HCl in zinc-plated glass bead beds, and in beds of non-plated glass beads. Operating parameters were gas velocity, liquid velocity, particle diameter, and particle concentration. The dependence of mass transfer coefficients on these parameters is discussed from the viewpoint of the energy supplied into the systems. Correlations of the experimental data using dimensionless groups are compared to previous correlations.     

Optimal heating profiles in tubular reactors with solid-phase axial wall conduction for isothermal operation

Optimal heat input profiles to maintain near isothermal operation in endothermic tubular reactors with axial solid-phase conduction were derived using a one-dimensional steady state plug flow model capturing the main transport phenomena in flow reactors. A cost criterion to minimize the deviation from isothermality was defined and optimal control theory is applied to calculate the optimal heating profiles as a function of position. It is shown the perfect isothermality is mathematically possible only if the wall conduction term is infinitesimally small. Using singular optimal control theory, analytical expressions of the input profiles are derived including a simple criterion for near-isothermal operation in terms of dimensionless reactor parameters.     

超声微反应器内三硝基间苯三酚合成工艺研究

三硝基间苯三酚（TNPG）是重要的医药中间体,通常以间苯三酚（PG）为原料,在间歇反应釜中经硝化合成。该工艺存在反应时间长、能耗高、安全性差等问题,亟需开展新型连续合成工艺研究。在超声微反应器中开展了PG混酸硝化过程研究,通过引入超声解决微通道中高黏流体混合差和固体产物易造成通道堵塞的难题,实现TNPG连续合成并大幅缩短了反应时间。此外,基于对原料和产物的质谱等分析,初步探讨了反应路径和行为特征。在优化工艺条件下（PG浓度：1.0 mol/L;硝酸与PG摩尔比：4;反应温度：40℃;停留时间6~10 min）,TNPG收率可达80%,固体纯度大于98%。     

超声微反应器内三硝基间苯三酚合成工艺研究

三硝基间苯三酚（TNPG）是重要的医药中间体,通常以间苯三酚（PG）为原料,在间歇反应釜中经硝化合成。该工艺存在反应时间长、能耗高、安全性差等问题,亟需开展新型连续合成工艺研究。在超声微反应器中开展了PG混酸硝化过程研究,通过引入超声解决微通道中高黏流体混合差和固体产物易造成通道堵塞的难题,实现TNPG连续合成并大幅缩短了反应时间。此外,基于对原料和产物的质谱等分析,初步探讨了反应路径和行为特征。在优化工艺条件下（PG浓度：1.0 mol/L;硝酸与PG摩尔比：4;反应温度：40℃;停留时间6~10 min）,TNPG收率可达80%,固体纯度大于98%。     

Multi-objective design optimization of microreactor arrays for distributed renewable energy conversion: A case study

Renewable energy accommodation entails extensive use of modular devices, whose performance degrades remarkably from the lab scale to the industrial scale. This work presents a multi-objective design optimization approach for modular devices scale-up as exemplified by hierarchical numbering-up of reverse water-gas shift microreactors. The optimization objectives cover a wide span of competing system performance metrics, including the reaction performance, energy efficiency, space occupation, environmental impact, and costs. The decision variables involve the hierarchical geometry, branching, and inter-stack connection schemes of the microreactor stacks. The obtained Pareto-optimal designs suggest that multiple short stacks with small intra-stack distribution channels and large inter-stack connection tubes can well balance cost and performance. Meanwhile, single-stack structures with large distribution channels are more suitable for portable applications. The methodology not only can be extended to the numbering-up of various types of microreactors but also has essential guidance for the integration design of other modular devices.     

循环微反应系统内间甲基苯甲醚的合成

间甲基苯甲醚是一种染料中间体,其传统合成方法是通过低温控制反应物混合,生产效率低下,通过微反应器改善反应物混合具有重要的研究价值。本文系统研究了微反应器辅助下的间甲基苯甲醚合成过程,发现体系内间甲酚与氢氧化钠可快速发生反应,形成间甲酚钠,进而发现间甲酚钠与硫酸二甲酯间的氧烷基化反应随着反应温度的提升而获得强化,60~80℃的高温更有利于氧烷基化反应与硫酸二甲酯水解反应的竞争。通过实验考察了反应物流量比、计量比、浓度等因素对间甲基苯甲醚收率的影响,发现微反应器保证两相反应物的快速均匀混合是成功实施高温快反应的关键。相对优化的实验结果表明：当硫酸二甲酯/间甲酚摩尔比大于1.05时,使用质量分数为30%的氢氧化钠溶液实施间甲基苯甲醚的合成反应的产率可达99%以上。     

微反应器技术在有机合成中的应用

近年来微反应器技术这一新兴技术已经逐渐成为国际精细化工技术领域的研究热点。介绍了微反应器技术最新研究进展,列举了微反应器在有机合成反应中应用的成功范例。     

液固和气液固微型流态化研究进展

在百年流态化的研究过程中,涉及到直径不同的流化床。但是,多以流化床的大型化为研究目标,对微型流化床及其本身特性的研究很少。作为专门处理固体颗粒的流态化单元过程,其装置的微型化将兼具微通道反应器和宏观流化床各自的优点,是流态化研究的重要方向。鉴于气固微型流化床已有全面的国内外进展综述,本文仅对液固和气液固微型流化床的国内外研究进展进行分析。结论性内容包括：液固微型流化床床径减小,壁面效应增强,最小流化液速实验值大于Ergun公式计算值;需对描述液固均匀膨胀流化规律的Richardson-Zaki方程加以修正。气液固微型流化床内存在4种典型流型：半流化、弹状流、分散鼓泡流和液体输送流;由于床径减小,出现半流化状态,依据压降表观液速关系曲线等无法确定最小流化液速;气液固微型流化床的反应性能得以有效提升;最后给出了进一步研究的方向,以期为后续研究提供参考。     

连续流微反应器中简单咪唑的制备

研究了微反应器中Radziszewski反应连续高效制备咪唑的工艺过程,考察了停留时间、反应温度、甲醛/乙二醛摩尔比、醋酸铵/乙二醛摩尔比、乙二醛浓度及不同氨源等工艺参数对咪唑收率的影响,优化了咪唑合成的工艺路线。以醋酸铵为氨源、压力为1.7 MPa、反应温度为140℃、乙二醛浓度为0.25 mol/L、甲醛/乙二醛摩尔比为1.4、醋酸铵/乙二醛摩尔比为2.0、停留时间为159.4 s的条件下,咪唑收率高达81.6%。此外,探索了所构建的微反应器系统对于2-甲基咪唑、2-乙基咪唑和2-异丙基咪唑的合成过程适用性,并对其合成过程中存在的问题进行了讨论。