渣油催化裂化工业提升管反应器的数值模拟

应用渣油催化裂化提升管反应器三维气固两相流动、传热及反应的数值模型,对工业提升管反应器进行了全面系统的数值模拟计算,得到了提升管反应器“灰箱”内部的流动、传热及催化裂化等信息,初步揭示了催化裂化提升管反应器内部流动、传热及反应过程之间高度耦合、相互影响的基本特性。模拟结果表明,在提升管内气固两相沿轴向、径向和切向都存在着浓度、速度及温度变化梯度,这是造成催化裂化反应速度分布不均匀的主要原因。提升管的进料段是裂化反应最复杂的区域。在喷嘴上方５～１０ｍ处原料油反应基本结束,柴油产率最大值出现在提升管中下部,汽油产率最大值出现在中上部。提升管出口处反应温度及各组分浓度的模拟计算值与工业装置数据相一致,这说明该模型对工业提升管反应器具有较好的预测性,同时也验证了它的可靠性及合理性。     

环己醇脱氢制环己酮工艺的动态模拟

通过对环己醇脱氢反应器的类型及物料的流动方式进行分析，依据物料衡算和能量衡算关系式，结合在铜锌催化剂下脱氢反应动力学模型，建立了环己醇脱氢反应器的一维拟均相动态数学模型，得到了环己醇转化率及温度沿轴长的分布。模拟结果与实际生产过程相符，表明所建立的模型能够准确地模拟工艺过程。     

渣油催化裂化工业提升管反应器的数值模拟

应用渣油催化裂化提升管反应器三维气固两相流动,传热及反应的数值模型,对工业提升管反应器进行了全面系统的数值模拟计算,得到了提升管反应器“灰管”内部的流动、传热及催化裂化等信息,初步揭示了 经裂化提升管反应器内部流动、传热及反应过程之间高度耦合、相互影响的基本特征。／     

渣油催化裂化提升管反应器气固两相流动、传热、反应模型的建立

根据提升管气固两相湍流流动模型和渣油催化裂化反应动力学集总模型,全面系统地考虑了气固两相之间复杂的流动、传热、传质以及各种操作因素对催化裂化提升管反应器内化学反应的影响,确立了ｋεｋｐ流动物理模型和渣油回炼油反应集总模型,建立了渣油催化裂化提升管反应器三维气固两相流动、传热及反应模型,编制了大型模拟计算程序,并对工业提升管反应器进行了数值模拟计算。     

无污泥持留序批式反应器的脱氮理论模型

提出无污泥持留序批式反应器并建立其动力学理论模型．模型推导表明：反应器的脱氮效能是水力停留时间、曝气比率、进水周期等操作因子的函数；通过调控水力停留时间、曝气比率等因素，能调节反应器的好氧菌筛选因子和厌氧菌筛选因子，完成硝酸菌的洗出和反硝化菌的积累．模型极限分析表明现有Sharon反应器的实质是反应周期为零的无污泥持留序批式反应器．以荷兰Dokhaven污水处理厂的Sharon反应器为例，模型计算结果表明在水力停留时间为2．6d、反应周期为2h、曝气比率为0．175时，厌氧菌筛选因子值为0．020，低于反硝化菌的最大比生长速率0．034，好氧菌筛选因子值为0．093，介于亚硝酸菌最大比生长速率0．137与硝酸菌最大比生长速率0．082之间，此时反应器的理论氨转化率为98．9％，总氮脱除率为97．6％．     

渣油催化裂化提升管反应器气固两相流动,传热,反应模型的建立

根据提升管气固两相湍流流动模型和渣油催化裂化反应动力学集总模型,全面系统地考虑了气固两相之间复杂的流动、传热、传质以及各种操作因素对催化裂化提升管反应器内化学反应的影响,确立了κ－ε－κｐ流动物理模型和渣油－回炼油反应集总模型,建立了渣油催化裂化提各管反应器三维气固两相流动、传热及反应模型,编制了大型模拟计算程序,并对工业提升管反应器进行了数值模拟计算。     

环柱形催化剂当量直径及传热参数的测定

实验测定了一种新型的环柱形催化剂活性组分在其内、外表面上不均匀分布的乙烯基乙酸酯合成反应器的床层压降和该催化剂填充床的二维温度分布；以压降实验数据代入Ergun公式计算了环柱形催化剂的当量直径ds和填充床的传热参数，采用正交配置的方法对拟均相二维传热模型进行求解，得到床层的径向有效导热系数和壁给热系数。     

乙苯催化脱氢制苯乙烯反应器实验研究

采用新型管式反应器实验装置,通过正交试验讨论了反应温度,进料速率以及水和乙苯的配比对苯乙烯收率的影响,确定了反应最佳操作条件。根据乙苯脱氢制苯乙烯的反应动力学模型,由实验结果计算出了反应速度常数与温度的关系且通过实验数据进行了检验,相对误差不大于5％。由实验结果确定了该综合实验的方法和培养目标。     

2—乙基蒽醌鼓泡床加氢反应的研究

在雷尼镍催化剂存在条件下，采用鼓泡床反应器来氢化２－乙基蒽醌的新工艺大大简化了反应器的结构，具有良好的传热传质性能。采用氢气流做为搅拌动力，从而避免了催化机械搅拌的磨损，氢化程度好。     

乙苯脱氢径向反应器的模拟和操作优化

采用一维拟均相绝热径向反应器模型模拟乙苯负压脱氢径向反应器,探讨了在负压条件下乙苯脱氢反应温度、水烃比和压力对乙苯脱氢反应转化率和选择性的影响,指出负压反应系统对压降的严格要求,由此得出合理的操作条件,通过模型计算结果与生产装置实测数据的比较,确认本模型可以用于生产装置的模拟。     

金属氢化物反应器吸氢过程的热质传递特性分析

为了研究金属氢化物反应器内吸氢过程的热质传递特性,建立了圆柱形反应器的二维多物理场模型.新建立的模型考虑了换热流体流速与温度变化对反应器吸氢过程的影响,采用COM-SOL Multiphysics V3.5a软件来求解,并探讨了一些重要参数变化对反应器性能的影响.结果表明:接近换热管壁处的氢化物床的温度较低,吸氢反应更快,换热流体入口附近床层的吸氢反应比出口附近的快;减小氢化物床层与换热管壁面之间的接触热阻和增加氢化物床层有效导热系数都可以增强换热效果,从而加快吸氢反应,当接触热阻从0.002 m2·K/W减小到0.0005m2 ·K/W时,吸氢反应时间大约缩短了15.5％;采用强化换热措施可以减少吸氢反应时间,提高反应器平均功率.     

双室流化换热器传热分析

介绍了一种用于腐蚀性乏气余热回收的新型无管束磨损的间热式换热器——双室流化换热器．类比壳管式换热器传热分析,对其传热特性进行了理论研究．研究表明,换热器总热阻由两流化床气固换热热阻和颗粒循环流动传热热阻串联而成;颗粒流量在一定范围内可控制其传热过程;加大气流速度,增加床层横截面积,选用大颗粒及加大颗粒流量等均可强化其传热．为后期研究其传热特性及工业应用提供了理论依据．     

用一种新型吸附材料制造的化学热泵的性能

对采用新型IMPEX材料制造的化学热泵进行了实验研究，测定了不同操作条件下SrCL2-NH3吸附体系的反应速率，分析了反应推动力对反应速率的影响，测量了化学热泵的单程功率。实验表明，这种新型材料改善了床层的传热性能，同时也证实了SrCl2-NH3是较为理想的吸附体系。     

深水环空圈闭压力的破裂盘泄压控制模型

井筒高温流体在生产过程中,向密闭环空传热引起的环空圈闭压力上升现象是深水油气开采面临的主要问题之一。为了保障井筒安全,结合深水油气井的生产实际,基于拟稳态传热以及耦合压力体积的环空压力计算方法,建立了多环空圈闭压力预测模型。根据破裂盘工作原理,建立了由内向外和由外向内的破裂盘打开阀值确定方法。以西非某井为例,对生产过程中井筒温度和环空压力进行预测。套管强度校核结果表明,正常生产过程中,表层套管和技术套管存在胀破风险;在生产套管的环空泄压或者掏空后,生产套管存在挤毁风险。采用破裂盘技术后,各层套管均满足校核的要求。因此,破裂盘技术可有效实现套管的保护,对深水油气资源安全开采具有重要意义。     

非能动余热排出系统的瞬态特性数值分析

对用于新型压水堆非能动余热排出系统的热工水力特性进行了理论分析．该系统利用3个相互耦合回路的自然循环把停堆后的堆芯余热排出．在一维质量、动量和能量守恒方程的基础上建立了非能动余热排出系统的数学模型，并编制程序对模型进行了数值求解，模拟了非能动余热排出系统的瞬态特性．计算分析了冷热芯位差和余热交换器换热面积对系统特性的影响．结果表明，各参数的变化趋势是合理的．冷热芯位差和余热交换器换热面积越大，对系统越有利．     

燃气锅炉直接接触式节能装置设计模型研究

针对燃气锅炉排烟余热回收利用问题研发了一种新型直接接触式降温减湿节能装置,装置内部设置了填料段以强化传热传质效果.为建立和完善节能装置设计方法,对其填料段内的传热传质过程和设计模型进行了分析研究,以烟气温度tg作为自变量,建立了包含Lewis数Le和主体烟气湿比热CH、烟气水相界面处烟气湿比热CHi的求解填料段传热传质微分方程组,改进了填料段内传热传质过程参数分布及填料段高度的数值计算方法,数值计算结果与试验数据吻合良好,表明所改进的计算方法可应用于新型节能装置的设计与分析.     

乙炔法氯乙烯转化器的分段建模

针对某厂聚氯乙烯（PVC）生产流程中乙炔法合成氯乙烯的列管式反应器,基于传热系数的不同,建立了氯乙烯转化一维均相分段数学模型.用该模型计算了反应管内的温度分布和反应器出口的乙炔转化率,模拟结果与现场数据吻合较好,表明该模型有一定的准确性.利用该模型研究了催化剂效率及反应管内外传热效率对转化器的影响.     

流化床烧炭再生的传热分析

研究了流化床反应器内烧炭再生时气-固间的传热机理,建立了气-固传热面积模型和床层瞬态传热模型,并将模型计算值与实验测定值进行了对比,二者符合良好.结果表明结焦催化剂高温再生过程中,气、固间存在显著温差.     

量热反应器传热因子连续估计方法研究进展

反应量热是化工行业中主要热分析技术之一,可以为反应过程安全评估提供大量有效的数据。反应热(Qr)的测量过程中,反应器与夹套间传热因子(UA)的获取是一个关键步骤,目前通用的测量方法是在反应前后进行校准,但其结果不能代表反应过程中UA的动态变化。研究传热因子连续估计方法可以获得更加精确的量热数据,为反应器的开发及工艺优化提供更为安全有效的指导。对于实验室规模小型反应器,温度振荡量热法(Temperature Oscillation Calorimetry, TOC)是一种连续估计UA和Qr的有效方法,本文从研究历史、原理、参数计算、仿真研究及方法评价对TOC进行了详细总结,仿真结果阐明了该方法的先进性和适用性。对于体积较大的反应器,状态估计技术则是更为广泛使用的一类量热参数连续估计方法,文中综述了自适应量热法、级联量热法和扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter, EKF)三种状态估计技术,其中展现了EKF在不同体积反应器中连续估计UA和Qr的模拟研究结果。最后,对比分析了温度振荡量热法和状态估计技术的优缺点、适用性等相关特性。在此基础上,对反应器量热技术进行了展望。