鼓泡床与环流反应器流动特性的比较

选用欧拉-欧拉多相流模型和RNGk-ε湍流模型对重油悬浮床加氢反应器流动特性进行数值模拟,分别模拟了一种鼓泡床反应器和两种不同导流筒直径的环流反应器,考察了重油-氢气实际体系在不同反应器内气含率和轴向液速的异同。结果表明,悬浮床反应器在操作条件下均形成液相循环流动;导流筒能够规整环流反应器内的流动,增大上升区和下降区的流速,增强混合,同时提高下降区的气含率,从而提高反应器内的整体气含率。通过比较说明,在使用喷嘴进料时,悬浮床加氢工艺选择环流反应器时流动特性更佳。     

边界条件和物性对鼓泡床反应器的影响研究

采用计算流体力学(CFD)对鼓泡床反应器内气液两相流场进行数值模拟,考察了3种出口边界条件和1种入口边界条件对模拟结果的影响;比较了水-空气体系和重油-氢气体系的流体力学性质。通过Fluent程序将上述模型分别与欧拉双流体模型和RNG k-ε两相流模型进行耦合计算,得到气含率和轴向液速分布,并与冷模实验结果进行对比,得到能准确预测鼓泡床反应器内流型的CFD模型。结果表明:出口边界条件为Degassing时对整体气含率的模拟结果较好,但含有气相空间的压力出口对局部气含率和轴向液速的模拟结果较好,二者的数值结果差异较小。当入口空气体积分数大于0.75时,整体气含率的模拟值与实验值相当,数值模拟时将反应器底部简化成均一进气口可以得到合理的结果。水-空气体系和重油-氢气体系的轴向液速和气含率的变化趋势相同,重油-氢气体系的轴向液速在数值上稍低于水-空气体系,而气含率稍高。采用水-空气体系近似替代重油-氢气体系研究鼓泡床反应器具有借鉴意义。     

流体物性对悬浮床加氢环流反应器的影响

利用计算流体力学方法采用标准k-ε湍流模型和欧拉两相流模型对重油悬浮床加氢环流反应器进行数值模拟,考察了气相密度、液相密度、液相黏度等流体物性对环流反应器流场以及气含率的影响。数值模拟结果表明：气相密度的改变对环流反应器内部的流场以及气含率几乎没有影响,而液相黏度改变对环流反应器轴向速度和气含率能产生较大的影响,液相密度改变能够对气含率产生较大影响。     

不同进料形式鼓泡床反应器流动特性的模拟研究

选用欧拉-欧拉多相流模型和RNG k-ε湍流模型对不同进料形式鼓泡床反应器进行了三维全尺寸模拟,分析并比较了采用不同形式进料的反应器内气含率和轴向液速的异同。结果表明：不同进料形式的鼓泡床反应器内均形成了循环流动;文丘里喷嘴和多喷嘴的性能优于单喷嘴;环管分布器和排管分布器能提供均匀的气含率分布和大尺度的液相循环流动,性能优于3种喷嘴进料形式。     

导流筒直径对气升式环流反应器流动的影响和放大研究

使用欧拉 欧拉双流体模型考察了重油 氢气体系在温度70315 K和压力11 MPa下,导流筒直径对气升式环流反应器内气、液两相流动的影响和放大规律,为悬浮床工业装置提供理论指导。模拟结果表明,导流筒直径过大或者过小都会造成气含率和环流液速最大值沿径向出现一定偏移。当导流筒直径与反应器外筒直径之比(Di/Do)为070时,反应器内流动性能达到最佳。反应器体积较小时,Di/Do对反应器内流动改变不大;在放大过程中,整体气含率随着Di/Do增加先增加后趋于稳定,整体环流液速先增加后减小。对体积为2303 m3的环流反应器来说,Di/Do为075时流动性能较好;当反应器体积进一步放大至10942 m3和20842 m3时,流动特性在Di/Do为070时更好;放大过程中Di/Do最优区间出现一定的“左移”现象。     

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。     

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。     

多室气升式环流反应器的流动特性研究

提出一种具有四流道多室气升式环流反应器，并导出其内流体能否环流流动的判据。采用空气－水体系在较宽的气速范围内，考察反应器内的流动状态、循环液速以及各室的气含率。通过函数叠加的方法，提出适用于鼓泡流、过渡流和腾涌流等不同流型的平均含气率的经验关联式：Ｅｉ＝αＵｇ＾β＋γｅｘｐ〔……〕〔－δ（Ｕｇ－θ）＾２〕     

循环气量对环流反应器内流动状况的影响

采用标准κ-ε方程模型和欧拉多相流模型，对一种气升式环流反应器内的气液两相流动进行了全尺寸的数值模拟研究，考察了循环气量对反应器内气含率和流速分布的影响，并将模拟结果与实验结果进行了对比。结果表明，循环气量对反应器内气含率和环流液速分布的总体趋势影响不大，但对局部气含率和环流液速的大小有较大影响。在相同的循环气量下，随着轴向高度的增大，内环气含率逐渐均匀，外环空间的气含率增大，外环空间的环流液速变化不大。在相同高度的截面上，随着循环气量的增大，参与循环的气体量增多，该截面上局部气台率增高。在局部某一点上，局部环流液速也随着循环气量的增大而增大。计算结果与实验结果吻合较好。     

重质油悬浮床加氢工艺研究

本文主要介绍了在青岛中试基地加氢实验室进行悬浮床加氢实验的相关情况和成果。实验过程表明:1.重油悬浮床加氢环流反应器结构简单,反应器内部气液混合状态和温度均匀,长时间运行避免了局部温度过高造成的结焦问题。2.重油悬浮床加氢选用的是自制的水溶性催化剂和油溶性催化剂,研究对比发现油溶性催化剂的转化率和生焦量均优于水溶性催化剂。3.在合理条件下,逐步增加环流反应器反应温度≮450℃,渣油的轻质化率有明显的提高。     

喷管分布器大型浆态鼓泡床反应器气含率的研究

采用内径0 284m、高3m的浆态鼓泡反应器,研究液体流速、分布器形式、高径比、固体质量分数及颗粒粒径大小等因素对反应器内气含率及气泡大小的影响规律。实验结果表明,气含率随体系内固相浓度增加和颗粒粒径的增大而减小,大气泡含率随表观气速、固相浓度增加和颗粒粒径增大而增大,液体逆流、静液高度及分布器形式对气含率无影响。并得出气含率的关联式。     

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。     

大型外环流浆态床中宏观流动特性规律研究

在新型大型浆态床外环流反应器冷模实验装置上,对上升管内的两个重要宏观流动行为参数总体平均气含率和循环浆液速度随表观气速、固含率及下降管流动阻力的变化规律进行研究。结果表明: 外环流浆态床上升管中的总体平均气含率随着表观气速和下降管阻力的增加而增大,随着固含率的增加而降低;循环浆液速度随着表观气速的增加而增大,随着固含率和下降管阻力的增加而降低。基于因次分析法和稳态操作条件下的动量守恒原理建立了预测上升管内总体平均气含率和循环浆液速度的模型计算式,模型预测值与实验值吻合良好。     

Hydrodynamics and Mass Transfer in a Modified Three-phase Airlift Loop Reactor

A modified internal-loop airlift reactor (MIALR) with a continuous slurry phase was studied to investigate the local hydrodynamic characteristics, including gas holdup, bubble size, bubble rise velocity and local mass transfer properties. Based on the analysis of geometrical construction and fluid properties of gas and slurry, MIALR was divided into six flow regions. In these flow regions, the local hydrodynamic characteristics were investigated over a wide range of operating variables. Furthermore, a new method was developed to measure the dissolved oxygen concentration. The volumetric mass-transfer coefficient in six flow regions was also calculated for comparison.     

气升式浆态床外环流反应器内液固连续错流过滤工艺研究

高固含率（r_s）的浆液体系中微细颗粒的高效分离技术是限制浆态床费-托合成技术工业应用的难题之一,将浆态床外环流反应器与膜分离技术在线耦合,基于反应器内独特的流体力学行为和三相分布规律,开发了在线错流过滤技术。以接近真实体系的氮气、柴油和钴催化剂体系为研究对象,系统地研究了浆态床外环流反应器内连续错流过滤规律,考察了表观气速（u_g）、r_s和跨膜压差（ΔP）对分离效果的影响。结果表明：在ΔP为0.45MPa、u_g为0.1m/s、r_s为10%和20%的条件下,滤液稳定渗透通量分别为60 L/(m².h)和17 L/(m².h),此时滤液中颗粒质量浓度均低于5 mg/L,在此条件下膜过滤器可连续稳定运转至少720 min。对比脉冲式反冲洗工艺和单次连续式反冲洗工艺对恢复滤膜通量的影响,结果表明,脉冲式反冲洗工艺能更好地恢复滤膜通量。     

多室气升式环流反应器气、液、固三相相含率的研究

在一个四流道的多室气升式环流反应器中，以空气-水-聚苯乙烯为体系，考察了气体表观速率对气含率和固含率的影响。结果表明：某一上升室的气含率只与该室气体表观速率有关。上升室和下降室的气含率均随气体表观速率的增大呈现先增大后减小的趋势；上升室和下降室的固含率随气体表观速率的增大均呈现先减小后增大的趋势。同时在鼓泡流下，用漂流通量模型模拟了气含率，上升室和下降室气含率的计算值和实验值的平均相对误差分别为6．90％和9．04％；用无因次法建立固含率的关联式，固含率的计算值和实验值的平均相对误差为2．75％。     

GLS-MALR中的气含率和循环液速

 在1个四流道的气-液-固三相多室气升式环流反应器（MALR）中,以空气-水-K 树脂为体系,考察了气体表观速率、固体装载量对气含率和循环液速的影响。结果表明,上升室的气含率随着该室气体表观速率的增加而增加,而随着另一上升室气体表观速率的增加而略有降低;下降室的气含率随着该室气体表观速率的增大而略有增加;上升室和下降室的气含率均随固体装载量的增加而降低;循环液速随着上升室气体表观速率的增加而增加,而随着固体装载量的增加而降低。在鼓泡流下,用关联式法建立了上升室的气含率模型;根据动量平衡原理建立了循环液速模型。气含率和循环液速的计算值和实验值的平均相对误差分别为±5.755%和±9.362%。