多级床层反应器通用动态模型研究

提出了一种新的化学反应器分类概念,即把固定床反应器、管式反应器、塔式反应器和移动床反应器归成一类反应器－－多级床层反应器。还提出了反应器通用模型的思想,实施并开发了此类反应器的通用一维动态模型。此模型可作为流程模拟平台的一个通用模块来方便地使用。     

一种用于二维稳态固定床的通用计算方法

针对固定床反应器模拟过程难以形成其模型完整通用的计算模块且编程工作量大的问题,提出了一种稳态下固定床反应器中反应物和产物温度及浓度分布的通用计算方法.该方法以关键组分的摩尔分数作为变量,推导出关键组分在物料与热量衡算中的偏微分方程组中的通式,并利用正交配置法求解.同时考虑固定床反应器内气相流速的变化,将其描述为关键组分摩尔分数的函数进一步实现模型的通用性.对于特定的反应,只需提供目标反应的动力学方程及操作条件即可求解.最后利用所提出的方法实现乙苯催化脱氢制苯乙烯与乙炔法制氯乙烯反应过程的模拟,结果表明该方法具有通用性和高效性.     

烧结板布风的甲烷化流化床反应器建模与分析

采用双流体模型对烧结板型气体分布器的甲烷化流化床反应器进行数值模拟,在ANSYS-FLUENT平台中利用用户自定义函数建立了烧结板型气体分布器的数学模型;并对过程反应动力学模型进行改进,在宏观上实现了反应速率与催化剂浓度的正相关;通过模型的计算结果与实验数据对比验证了模型的有效性.在模拟结果的基础上对烧结板型气体分布器的甲烷化流化床反应器的参数分布进行了分析,结果表明:烧结板模型的引入增强了反应器进口边界描述的精确性,对反应动力学模型的合理改进更好地反映了甲烷化反应过程,并更符合实验结果,从而提高了模拟计算的精确性.     

固定床反应器基于改进混合模型的串级推断控制

提出了非绝热式固定床反应器基于改进混合模型的串级非线性推断控制策略。道德提出了邻二甲苯氧化非绝热式固定床反应器基于改进混合模型的推断估计器;然后设计了基于新型非线性自适应控制算法的副控制器和基于程序变增益ＰＩＤ的主控制器,同时设计了新型非线性滤波器以解决该反应器主回路比副回路响应快的问题;最后建立了该固定床反应器基于改进混合模型的串级非线性推断控制系统。仿真结果表明该推断估计器具有良好的静态、动态     

鼓泡反应器内环流初探——鼓泡反应塔研究之二

本文是《鼓泡反应塔的气泡特性》一文中所提出的“循环流”的进一步研究,并做为《鼓泡反应塔的气泡特性》一文的续篇而提出来的,故命名为《鼓泡反应器内环流的初探》。在空塔气速V_(SG)=1～7 cm/s范围内,用空气——水体系,研究了内装同心导流筒的鼓泡反应器(以下简称“环流反应器”)的流动模型和传质,并与无内件鼓泡器(以下简称“空塔”)和机械搅拌的鼓泡器(以下简称“搅拌鼓泡器”)进行了比较。发现,环流反应器的流况可以用带死区和短路的理想混合模型来描述,并求出了模型参数h和m;环流反应器的容积传质系数k_La大于空塔的k_La值;在V_(SG)>4cm/s的条件下,环流反应器的k_La也大于搅拌鼓泡器的k_La。对环流反应器内D_E/D影响的研究表明,D_E/D=0.58时,传质情况最好。     

催化裂化装置的动态模拟与操作分析

催化裂化装置的动态模拟和操作分析是优化操作和先进控制的基础.在强调催化裂化动态机理模型的优点后,对二级裂化反应转化率经验模型和集总反应动力学模型两大类动力学模型、再生过程中烧碳、烧氢动力学模型、床层再生器流化模型、快速床再生器流化模型和反应器再生器动态数学模型进行了详细的评述,并指出运用动态机理模型对装置操作进行分析,特别是装置稳定性分析可以为催化裂化装置的设计、操作和控制提供依据.     

甲醇水蒸气重整制氢过程的优化分析

为强化甲醇水蒸气重整制氢反应过程,以出口甲醇转化率和氢气含量为目标考察了反应器中催化活性梯级分布和均匀分布对制氢效果的影响.利用计算流体力学软件FLUENT中的通用有限速率模型对反应器进行了二维数值研究.计算表明,可通过催化活性由低到高的梯级分布提高反应器出口甲醇转化率和氢气含量.与活性均匀分布相比,反应器中的冷点温差降低了10K,实验表明反应器出口H_2含量提高约8.5%,CO含量降低约0.19%.     

微反应器中甲醇-水蒸气重整制氢三维模拟

为考察进口温度、速度和水醇比对微反应器中甲醇-水蒸气重整制氢过程的影响,利用计算流体力学软件FLUENT中的通用有限速率模型对自行设计的平板微通道反应器中甲醇-水蒸气重整制氢进行了三维数值模拟.反应动力学采用甲醇分解和蒸气重整双速率幂函数模型.计算表明,在反应物进口速度为2.88 m/s、进口温度为493 K和水醇比为1.3的反应条件下,反应器出口转化率达79.8%.通过模拟可以看出微反应器能够在较大的反应物流量下保持较高的出口氢气含量和较高的甲醇转化率.     

陷波器对系统稳定性影响的分析

提出了静电支承转子不平衡振动的两种抑制方法:传统陷波器法和通用陷波器法,并对比了两者的优缺点.在保证系统稳定性的前提下,传统陷波器的中心频率受到系统参数的限制,算法实现简单,而通用陷波器的中心频率可以任意选取,算法实现复杂.最后通过计算机仿真得到了验证.     

双制式温控型声化学反应器研究

在分析传统声化学反应器缺陷的基础上,研制了一种新型声化学反应器.该反应器具有冷却和加热两种温控方式.对反应器的冷却降温性能进行了实验分析.结果表明,该反应器独特设计的冷却降温结构,克服了传统声化学反应器的缺陷,既可有效控制反应介质的温度,又不破坏反应介质中的声场及其超声空化状态.