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。     

高温高压下浆态鼓泡床气液传质系数的测定

采用气体动态吸收法,对高温高压下浆态鼓泡床中气液传质系数进行了测定,考察了系统压力、温度、表观气速及固含量等操作条件对传质系数的影响. 结果表明,在温度298~473 K、气体压力1.0~3.0 MPa、表观气速0.03~0.10 m/s、固含量0%~20%(w)的实验条件下,体积传质系数随着压力、温度及表观气速的增加而增大,随固含量的增加而减小. 同时对不同塔径的传质系数进行了比较,表明在相同的操作条件下,大塔的传质系数略高于小塔.     

鼓泡床反应器流动特性的CFD研究进展

从计算模型和影响因素2个方面系统综述了鼓泡床反应器内气液两相流CFD的研究进展。介绍了与模型建立相关的多相流模型、湍流模型、相间作用力和气泡尺寸模型的选择和适用情况。总结了表观气速、液相性质、反应器尺寸、分布器和内构件等对反应器流动特性的影响。最后指出了目前存在的不足,并对其发展进行了展望。     

浆态床鼓泡反应器(SBCR)的研究进展

文章综述了浆态床鼓泡反应器的研究进展。主要介绍了浆态床鼓泡反应器中流型、相含率、气泡动力学等流体力学特性以及操作条件对流体力学特性的影响,并对浆态床鼓泡反应器的发展提出展望。     

浆态床鼓泡反应器中气含率的分布

为了解浆态床鼓泡反应器中气含率的分布规律,在浆态床鼓泡反应器冷模试验装置中,以空气-液体石蜡-氧化铝微球为试验介质对装置内部的气含率进行研究。利用压差法研究了表观气速、浆液固含量等操作条件对反应器床层总体气含率的影响,利用光纤探针法研究了浆态床反应器不同操作条件对局部气含率的影响,总结了反应器内部气含率的分布规律,并由此对工业浆态床鼓泡反应器的设计进行了研究。结果表明:浆态床反应器的总体气含率随表观气速的增大而增大,固体细颗粒的加入能适当降低总体气含率;在反应器底部,分布器对气体的均布作用明显,但表观气速的增大能够弱化分布器的作用;在反应器的中上部气含率不受分布器的影响,沿反应器径向呈现"中间高,边缘低"的分布趋势;在工业费托浆态床中,表观气速不宜低于0.12 m/s,内过滤系统适宜设置于反应器中上部靠近器壁的位置。     

高温高压浆态鼓泡床反应器中的气-液传质

The gas-liquid mass transfer of H2 and CO in a high temperature and high-pressure three-phase slurry bubble column reactor is studied. The gas-liquid volumetric mass transfer coefficients kLa are obtained by measuring the dissolution rate of H2 and CO. The influences of the main operation conditions, such as temperature, pressure,superficial gas velocity and solid concentration, are studied systematically. Two empirical correlations are proposed to predict kLa values for H2 and CO in liquid paraffln/solid particles slurry bubble column reactors.     

鼓泡床反应器中气液分配器对气含率的影响

以水和空气分别模拟工业上的重质原油和氢气迚行冷模试验,考察鼓泡床反应器新型气液分配器对气含率的影响,迚而优化幵确定气液分配器的结构形式和结构参数。试验结果表明,气液分配器对总体平均气含率的影响,随表观气速的增大基本呈线性增长,与其他鼓泡床迚料内构件结构的影响基本一致,幵且稍高一些(3%~5%)。对局部气含率的影响:轴向上,在测试范围内,轴向位置越高,气含率越高,主要和泡罩式气液分配器结构有关;径向上,气体在床层中分布不均匀,中间多,近壁少,同一高度时,中心处气含率一般为近壁气含率的1.5~2倍。     

加压大型鼓泡床反应器内大小气泡气含率研究

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床层内的大小气泡气含率实验。由于大小气泡上升速度不同,床层塌落曲线存在一水平段,在此基础上,详细考察了表面张力、粘度、系统压力、表观气速对大小气泡气含率的影响,得出大气泡气含率随粘度和表面张力升高而升高,随压力升高而降低;小气泡气含率随粘度和表面张力升高而降低,随压力升高而升高;并根据质量守恒定理,进行了解释。     

煤直接液化鼓泡床反应器流场流动特性及强化机制

针对大型鼓泡床反应器存在返混增强、物料流场分布不匀匀性趋强以及传质效率低等影响反应器安全稳定高效运行的突出问题,开发了一种径向展开的新型阻尼分布器,在冷模试验平台上探索阻尼分布器对气泡聚并及破碎行为的影响规律,考察大型反应器中不同阻尼分布器组合方式的流场流动特性,探究了阻尼分布器组合在工业反应器放大过程中的流场强化效果。结果表明：设置阻尼分布器后,鼓泡床反应器冷模试验装置中湍流涡尺度减小,气泡破碎概率提高,不同气泡群经阻尼分布器后气泡群平均直径从13.48～24.38 mm降至9.40～20.38 mm,表面积增幅为8.5%～71.9%。设置阻尼分布器可提高反应器局部气含率和液速分布均匀性,适当增加阻尼分布器层数有利于扩大流场的轴向影响范围。增大阻尼分布器直径有利于减小各高度平面间局部液速的差值并提高局部气含率径向分布均匀性,不同高度平面中心液速的差值由0.6 mm/s降至0.3 mm/s,同一高度平面局部气含率方差可降至未设置阻尼分布器时的15%。在反应器放大过程中,流体绕流的径向范围扩大,设置阻尼分布器后局部气含率和液速分布均匀性进一步提高,同一高度平面局部气含率方差可降低至未设置...     

鼓泡床反应器中液体循环的模拟

应用分离流概念对气液鼓泡床反应器中的两相流体动力学进行了理论分析,从而建立了一个基于机理的液体循环的数学模型。根据这个模型,对影响液体循环的诸因素及部分实例进行了模拟计算,其结果与实验结果吻合很好。     

超声场与添加剂对鼓泡塔中传质性能的影响?

利用超声场鼓泡塔和双电导探针气泡特征参数测量仪实时测定了加入不同种类和不同浓度添加剂前后鼓泡塔内氨气气含率与传质系数变化规律。实验结果表明：无添加剂时,超声频率为20-50-100 kHz组合,功率100 W时,鼓泡塔内气含率比无超声作用时增加了37%~74%,传质系数增大了39%~61%;气含率和传质系数随加入正辛醇浓度的增大呈现逐渐增长的趋势,当正辛醇浓度超过1.0%(V)时,气含率和传质系数趋于稳定;超声频率为20-50-100 kHz组合,超声功率100 W,正辛醇浓度为1.0%时鼓泡塔内气含率比无添加剂加入时增加了20%,传质系数增大了16%,可见超声场与添加剂协同作用有利强化气液相间分布、提高传质效果。     

Interfacial Area and Liquid‐Side Volumetric Mass Transfer Coefficient in a Downflow Bubble Column

An experimental investigation was made to measure interfacial area, a, and liquid‐side volumetric mass transfer coefficient, k_La, in a downflow bubble column by chemical methods viz., absorbing CO₂ in aqueous sodium hydroxide and sodium carbonate/bicarbonate buffer solution respectively. The effect of gas and liquid flowrate and nozzle sizes on a and k_La were investigated. The experimental data obtained in the present system were analyzed and correlations were developed to predict a and k_La in terms of superficial gas velocity. The variation of a and k_La with specific power input were shown in graphical plot and compared with other gas‐liquid systems.     

蒸发鼓泡塔反应器的轴向分散模型

Evaporating bubble column reactor (EBCR) is a kind of aerated reactor in which the reaction heat is removed by the evaporation of volatile reaction mixture. In this paper, a mathematical model that accounts for the gas-liquid exothermic reaction and axial dispersions of both gas and liquid phase is employed to study the performance of EBCR for the process of p-xylene(PX) oxidation. The computational results show that there are remarkable concentration and temperature gradients in EBCR for high ratio of height to diameter (H/DT). The temperature is lower at the bottom of column and higher at the top, due to rapid evaporation induced by the feed gas near the bottom. The concentration profiles in the gas phase are more nonuniform than those (except PX) in the liquid phase, which causes more solvent burning consumption at high H/DT ratio. For p-xylene oxidation, theo ptimal H/DT is around 5.     

多室气升式环流反应器传质特性

以Higbie的渗透理论为基础,建立了多室气升式环流反应器体积传质系数的模型方程．用亚硫酸钠空气氧化法测定反应器的比表面积和体积传质系数,讨论了表观气速和催化剂浓度对它们的影响,并验证了模型的适用性。     

再分布板和径向挡板对淤浆鼓泡床流体力学特性的影响

研究了在以空气-水-石英砂为实验体系的淤浆鼓泡床中加入内构件?再分布板和径向挡板对床层气含率和固含率的影响,并与不加内构件的情况进行了对比. 实验结果表明,再分布板可明显提高床层的平均气含率,且开孔孔径越小,作用越显著;但径向挡板的作用不明显;再分布板和径向挡板均可改善气含率和固含率的轴向分布,且不会大幅度增加压降. 通过对Smith关联式进行修正,得到了带有再分布板的淤浆鼓泡床中床层平均气含率的经验关联式.     

高固含率三相鼓泡淤浆反应器气液传质研究及其采用两种气体分布器的比较

以空气-水-黄沙以及空气-液体石蜡-黄沙两种系统为对象，在常压下用溶氧仪研究了采用小孔式及金属烧结板两种分布器的高固含率三相淤浆反应器的气液传质特性，以及固含率和表观气速等因素对容积气液传质系数kLa的影响，最后得到采用上述两种气体分布器的高固含率三相淤浆床关于容积气-液传质系数的经验关联式。实验证明，金属烧结板具有更好的气液传质特性。