气-液-固三相涡轮转框反应器的研制

本文设计了一种磁钢传动的TPSR—1型涡轮转框反应器,可用于50kg/cm~2压力以下的气-液-固三相催化反应动力学的研究,特别适用于工业生产用的颗粒催化剂宏观动力学的研究。经用DISA热膜风速仪测试证明涡轮转框反应器能保证催化剂各颗粒处于相同的流体作用及传递条件之下,气液混和良好,经停留时间分布的测定,表明符合全混流模型。     

碳酸锰矿浆湿法烟气脱硫反应过程研究

在磁力和机械驱动双搅拌反应器中对碳酸锰矿浆烟气脱硫的反应过程进行实验研究,考察了矿粉粒度、气相搅拌速度、液相搅拌速度、气液接触面积、温度对反应速率的影响.结果表明:总反应速率随气相、液相搅拌速度增加而增加,随反应温度的升高而降低,与气液面积成正比,但气相搅拌速度对反应速率的影响较液相搅拌速度更为明显;碳酸锰矿浆脱硫的反应属气、液扩散同时控制,但气相扩散阻力为主导性因素;碳酸锰矿浆脱除烟气中的SO2的反应过程总体上属于传质速度控制过程而非动力学控制过程,应选用能增强气、液、固三相之间传质的喷射鼓泡反应器作为碳酸锰矿浆烟气脱硫的吸收设备.     

环己烷氧化过程的模拟与分析

建立了适用于工业反应器的环己烷无催化氧化动力学模型和反应器数学模型,根据无催化氧化工艺的指导思想,把环己基过氧化氢的选择率和总的选择率作为氧化反应主要的工艺指标,对温度、压力、气相进口氧气含量、气液流量、反应器个数等因素进行模拟分析,从而为工业反应器的优化设计和操作提供依据。     

甲醇合成催化剂XNC-98的宏观动力学

在无梯度反应器中研究了四川西南化工研究院研制的新型低温高活性甲醇合成催化剂XNC-98的宏观动力学。实验采用的催化剂为 5mm×5mm圆柱型催化剂。使用了幂函数宏观动力学模型。并用改进的高斯-牛顿法确定动力学模型参数,同时进行了残差分析和统计检验。结果表明,所得到动力学模型与实验数据吻合良好,可以为气固相甲醇合成反应器设计以及反应器数学模型提供理论依据。     

丁炔二醇合成反应的床层宏观动力学测定

本文设计了一种能模拟工业涓流床反应器操作条件的外循环微分反应器。应用此实验室反应器,测定了丁炔二醇合成反应的床层宏观动力学。用回归分析法,从实验数据得到了宏观反应速率与催化剂外部接触效率的经验数学模型。该模型成功地经受了中试绝热装置的检验。     

n级不可逆气液反应的宏观动力学方程

文章给出了膜模型的ｎ级不可逆反应扩散－反应方程的近似解．旨在导出ｎ级不可逆气液反应的宏观动力学方程。     

反应器生态系统两相流变流体动力学数学模型

提出并讨论了反应器生态系统的气液两相流变流体动力学数学模型（考虑了所有非时变液体———牛顿液体、拟塑性液体、胀塑性液体、Ｂｉｎｇｈａｍ液体、屈服拟塑性液体、屈服胀塑性液体———的流变本构方程）。该模型对于分析反应器生态系统中的流动、传热、传质及由此对细胞代谢产生的影响,对研究反应器生态系统中的流变流体动力学、生化反应动力学、细胞生长动力学以及这三种动力学行为之间的循环相互作用,对建立完善的反应器生态系统动力学理论均有重要意义。     

C302催化剂上甲醇合成反应宏观动力学

在内循环无梯度反应器中测定了低压甲醇合成反应宏观动力学。实验采用５ｍ ｍ ×５ｍ ｍ 圆柱状颗粒催化剂,实验压力５ＭＰａ,反应温度２１５～２６０ °Ｃ。以双曲型动力学方程建立了以各组分逸度表示的ＣＯ、ＣＯ２ 加氢合成甲醇的双速率宏观动力学模型,并用改进高斯－牛顿法根据实验数据获得了动力学模型中的参数。残差分析和统计检验表明,动力学模型是适定的。宏观反应动力学方程成功应用于上海焦化总厂年产２０ 万吨大型甲醇合成反应器的模拟放大。     

自吸式涡轮搅拌桨的性能研究

系统地测定了自吸式双圆盘六叶涡轮桨应用于气-液-固三相浆态搅拌反应器的性能。研究了吸入气体的临界转速、表征搅拌桨对气体抽吸能力的吸气压力、气体自吸的吸入流量、搅拌功率、气含率、气液分散性能和气液传质规律,以及固体催化剂颗粒的悬浮问题。采用磁钢密封结合自吸式涡轮搅拌桨的三相浆态搅拌反应器,比较适宜于精细化学品合成的工艺研究及本征动力学测定,并对中小规模三相浆态反应工艺的连续化生产提供了可行性研究。     

自交换串联环流反应器系统及其在H2S脱除中的应用

为提高气液吸收-解吸或气液催化反应-催化剂再生过程的效率,减小此类过程的能耗,开发了自交换反应器系统。该系统由两个内环流反应器串联构成,流体从一个反应器上部的气液分离区流入交换管道,在管道中的液柱与反应器内气液混相的密度差作用下,流入另一反应器底部,在不使用泵的情况下,实现反应器间的物料交换,交换速度随反应器中气含率的提高而提高。将该系统应用于铁基液相氧化-还原脱除硫化氢的过程,在实验室规模下,实现了硫化氢吸收和络合铁吸收剂再生的联合运转。     

C3O2催化剂上甲醇合成反应宏观动力学

在内循环无梯度反应器中测定了低压甲醇合成反应宏观动力学.实验采用5mm×5mm圆柱状颗粒催化剂,实验压力5MPa,反应温度215～260°C.以双曲型动力学方程建立了以各组分逸度表示的CO、CO2加氢合成甲醇的双速率宏观动力学模型,并用改进高斯-牛顿法根据实验数据获得了动力学模型中的参数.残差分析和统计检验表明,动力学模型是适定的.宏观反应动力学方程成功应用于上海焦化总厂年产20万吨大型甲醇合成反应器的模拟放大.     

强化气液喷射搅拌反应器传质特性研究

气液界面的传质强化是设计高效节能反应器的重要目标.气泡大小是影响气液反应界面传质和最终反应速率的重要流体力学参数.就确定的体系而言,反应器的结构参数和操作参数会对气泡大小产生不同程度的影响,从而影响传质效果.利用溶氧法测定体积传质系数kLa,利用一种图像处理方法测定气液相界面积a,进而得到液相传质系数kL,对某型强化气液喷射搅拌反应器的传质特性进行了研究.探讨了反应器的结构参数和操作参数对于其传质特性的影响,从而更好地理解反应器的传质机理,为反应器的优化提供设计依据.     

Ni-Cu-Mn-K/Al2O3高温变换催化剂工艺参数和宏观动力学研究

对采用二步浸渍法制备的以γ-Al2O3为载体的多元体高温水煤气变换催化剂,考察了在该催化剂作用下工艺参数对变换反应的影响.工艺研究结果表明:提高汽/气比有利于催化反应的进行,较佳的操作汽/气比为0.8-1.5;空速对催化反应下降影响不明显,具有较好的操作弹性;在实验条件下,其最佳操作温度为400℃左右.采用内循环无梯度反应器研究了其宏观反应动力学,建立了该催化剂的幂函数型宏观动力学方程,采用非线性最小二乘法进行参数估值.由实验数据获得模型中的参数,适应性检验表明回归的宏观动力学方程是适定的.     

基于竞争因子的特戊酰氯光氯化反应宏观动力学

采用内环流反应器进行蓝色光源引发的特戊酰氯光氯化反应实验和动力学研究,测定不同温度下氯化反应液中各组分浓度与时间的变化关系,建立基于竞争因子的特戊酰氯光氯化连串反应的宏观动力学模型结果表明:加入竞争因子的连串反应动力学模型比拟一级模型能更准确地反映特戊酰氯光氯化的反应规律,通过参数估计得到特戊酰氯生成一氯代特戊酰氯的活化能为1.98 kJ/mol,一氯代特戊酰氯生成β,β-二氯代特戊酰氯和β,β′-二氯代特戊酰氯的活化能分别为2.40和1.42 kJ/mol,二氯代特戊酰氯生成对应三氯代特戊酰氟的活化能分别为4.83和4.82 kJ/mol。各步反应的表观活化能部较小,说明特戊酰氯的光氯化反应受Cl₂的气液传质影响明显     

固体颗粒对三相气升式环流反应器流动特性的影响

将液相视为连续相,气相和固相视为分散相,同时考虑各相之间的相互作用,结合气液固三相流体的动力学理论,建立气液固三相环流反应器三流体湍流流动的Eulerian模型.采用计算模拟软件Fluent对三相环流反应器的流动状况进行模拟,考察表观气速、固含率、颗粒大小对反应器的气含率以及液体流动速度的影响.模拟结果较好地解释了气升式环流反应器内的三相流体行为,模型与实验结果较好地吻合,表明了模型的可行性.     

化工专业反应动力学的实验教学探讨

化学反应动力学研究是反应工程的主要内容,也是反应器设计的基础。该文阐述了在化学工程与工艺专业实验中的气-固非均相催化过程动力学研究实验,重点介绍了管式微反和内循环无梯度反应器在测定本征动力学参数中的应用,比较了两类反应器的特点,并结合具体专业实验内容——乙醇脱水制乙烯动力学研究实验,对反应工艺流程、实验操作和数据处理进行了详细说明。该实验教学内容可以培养学生熟练掌握实验室常用反应器进行反应动力学数据的测定和处理能力。     

新型环柱形乙烯基乙酸酯合成催化剂宏观反应动力学

在无梯度反应器中，对上海石化科技开发公司所开发的环柱形乙烯基乙酸酯合成催化剂的宏观反应动力学进行了研究，在与工业操作条件相似的实验条件下，采用幕函数型反应动力学模型对实验数据进行回归和参数估值，得到主，副反应的宏观动力学模型。     

醋酸乙酯加氢制乙醇宏观动力学研究

采用内循环无梯度反应器,在排除外扩散的情况下,进行醋酸乙酯加氢制乙醇宏观动力学研究.实验采用催化剂为上海华谊技术研究院研制原颗粒φ3 mm×3 mm柱状铜基复合催化剂,考察了反应温度、压力和液时空速等对醋酸乙酯加氢制乙醇反应的影响,采用幂函数动力学参数,运用非线性最小二乘法,拟合得到醋酸乙酯加氢反应体系的宏观动力学模型.醋酸乙酯加氢制乙醇的表观活化能E_a为60.56 kJ/mol,对醋酸乙酯和H_2分压的反应级数分别为0.28和0.32.通过残差分析和统计检验,表明在一定的压力、温度和氢酯比范围内模型是适用的.     

煤直接液化浆态反应器内气-浆流动与反应的CFD模拟

以褐煤直接液化小试反应器为研究对象,将反应器内气-液-固三相流动简化为气-浆两相流动,使用Fluent 14.0及双流体模型,模拟预测高温、高压条件下气-浆两相流动及反应的耦合过程。对反应器内等温流场进行了三维瞬态模拟,结果表明:反应器内总体气含率较低,约为0.016 5;气-浆流速较低,且壁面附近浆液回流和返混显著;浆液在反应器内平均停留时间约为70 min,与液化反应所需时间匹配。使用Matlab最小二乘曲线拟合方法,获得褐煤在430℃、10 MPa下的液化反应速率常数,通过用户自定义函数(UDF)将动力学参数导入Fluent求解器,对反应器内流动和反应过程耦合求解。结果显示:反应器出口处煤的转化率约为89.25%,沥青质(PAA)和油气(OG)产率分别为26.33%和61.81%,与测量值吻合。此数学模型及数值方法有望应用于中试及工业装置,指导液化工艺优化和反应器的设计放大。     

苯酚烷基化合成2,4-二叔丁基苯酚的动力学研究

在强酸性阳离子交换树脂的存在下,研究了异丁烯与苯酚进行多相催化反应,合成2,4 二叔丁基苯酚的反应动力学 反应在间歇釜式反应器中进行,采用回归分析法对动力学方程的各项参数进行估值,得到了宏观动力学方程.