异丁烷在固定床和膜反应器中富氧环境下催化脱氢反应的比较

报道异丁烷在富氧环境下，以CS2.5TI0.08H1.26PVMo11O40催化其脱氢的反应。对在固定订反应器和膜反应器上催化脱氢反应的转化率和对异丁烯的选择性进行比较。结果表明，在连续流动固定床反应器中异丁烷的转化率较高，但产物的分布很复杂，并与温度和空速有很大关系；在膜反应器中异丁烷的转化率有一定程度的降低，但在大大地提高异丁烯的选择性。在膜反应器中，653K时异丁烷有14％的转化率，异丁烯的选择性为83％。表明该催化途径对异丁烷的催化富氧脱氢有较大的潜力。     

异丁烷脱氢反应体系的热力学分析

对异丁烷脱氢反应体系中脱氢反应和裂解反应进行热力学计算,得到脱氢反应和裂解反应在温度298~900 K的标准摩尔反应焓变、标准吉布斯自由能变和标准平衡常数值,对不同温度、不同压力对脱氢反应和裂解反应的影响进行分析,绘制平衡转化率随温度、压力的变化曲线。结果表明:异丁烷平衡转化率随温度的升高而增大,随反应压力的增加而减小;计算得到的数据可作为异丁烷脱氢生产异丁烯的依据。     

滴流床反应器基于CFD的流体力学研究

基于流体力学模拟软件用计算流体力学(CFD)方法对滴流床反应器进行数值模拟。应用ansys模拟了反应器的轴向气含率、压力降、温度分布、气液相轴向速度分布等数据,依据参考资料结果及实验数据对模拟结果进行检验,得出滴流床反应器对核心温度比较敏感,气液分布器的有效设计十分关键。综合流体流动和反应的模拟计算结果,该文研究的滴流床反应器内流动及反应一整套的框架,从模型的建立、网格划分、运行计算、和后处理的过程已基本成型,可为今后利用非实验手段研究滴流床反应器的设计及学习提供先行和指导作用。     

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。     

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。     

钙化渣碳化反应器的数值模拟

针对低品位铝土矿在工业中利用率不高、赤泥中高碱高铝等问题,提出了钙化-碳化法处理低品位铝土矿和赤泥的新方法.设计了文丘里式钙化渣碳化反应器,利用商用CFD软件ANSYS130/Fluent对该反应器中气液固三相流动进行了模拟计算.模拟和研究了表观气速等结构参数对钙化渣碳化反应器内速度场、气含率的影响,发现增大表观气速有利于促进气液间传质和反应,但气含率不宜过大.平均气含率的模拟值与实测值吻合良好,验证了所提方法的有效性.研究结果对钙化渣碳化反应器的设计及应用具有一定的参考价值.     

气升环流式氧载体生化反应器性能及其应用于酵母发酵的研究

研究了气升环流式氧载体生化反应器的气含率、混合时间和容积氧传递系数等特性,实验是在该反应器的空气——氧载体——水系统中进行,由所得实验数据进行回归分析,得到反应器的回归方程,并利用该反应器进行酵母培养。结果表明,加正十二烷３％与对照相比,ｋＬａ值提高５０％以上,酵母得率提高３０％以上,能耗降低２０％。     

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。     

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.     

大型环路液体喷雾实验装置设计与开发

大型环路液体喷雾实验装置设计是模拟化工设备喷雾式反应器的结构,喷雾式反应器关键部件是雾化喷嘴的选型。该实验装置的设计与开发目的是让学生了解化工先进设备,并对雾化喷嘴的选型进行研究。实验表明,该实验系统可模拟气液喷雾式反应嚣内部喷雾场的实际效果,对单个雾化喷嘴的雾化特性参数(流量特性、雾化锥角、雾滴粒度及分布)进行测试,也为其他高校建立实验平台提供较好的信息。     

一类Guerbet反应选择性的数学建模研究

建立了以乙醇、乙醛为原料，合成正丁醇的Guerbet反应数学模型。证明了模型正平衡点的存在性，分析了反应器流速、投料比对模型平衡点及其稳定性的影响，模拟了正丁醇选择性、收率与乙醇转化率随接触时间、投料比的变化状况。结果表明：在接触时间确定的情况下，可以通过调节投料比使正丁醇选择性、收率与乙醇转化率达到较高水平。     

催化裂化提升管反应器流动反应模型的建立

基于流体力学和稠密气体分子运动的基本理论 ,建立了气粒两相流的颗粒动力学模型 ,并结合催化裂化反应的集总动力学模型建立起催化裂化提升管反应器内原料油气和催化剂颗粒两相流传质、传热、反应的三维模型 ,用于考察提升管内催化裂化反应历程。给出了模型方程的数值解法、边界条件和差分方法 ,编制了模拟计算程序。模拟计算了催化裂化提升管反应器喷嘴附近催化剂颗粒的流动特征。模型的计算结果与炼油厂实际标定的提升管出口组分浓度相一致 ,表明了模型的合理性。对喷嘴附近催化剂颗粒流动特征的考察表明 ,催化剂的速度存在极度的非均匀性分布 ,喷嘴附近催化剂颗粒严重滑落     

支撑熔盐膜法脱除烟气中的SO^＋2

从理论和实验两方面研究了支撑熔盐膜法烟气脱硫新技术。采用非记热力学建立了ＳＯ２传质的数学模型，并用电子计算机进行求解，考察了电流密度气相中ＳＯ２浓度，阴极室气体流量等因素对ＳＯ２传质的影响。实验结果与理论解相符合。     

蜂窝体催化燃烧反应器中流动特性的数值模拟

研究了伴有反应条件下蜂窝体催化反应器的流动性能。建立了包括流动、传热和传质的反应器模型,使用有限体积法求解模型方程组,基于模拟结果分析了进口浓度、进口温度、进口流速、反应活性等操作参数对流动性能的影响,结果表明通道内速度分布仍为抛物线型;对压降的模拟结果与哈根泊谡叶方程的计算结果的比较表明,后者用于反应器压降设计偏差较大,文中分析了产生偏差的主要原因.     

中空纤维多孔膜基气体吸收传质性能研究

气相传质阻力是中空纤维多孔膜基气体化学吸收过程中的主要传质阻力。文中采用聚丙烯中空纤维膜组件、CO₂-空气-水和CO₂-空气-NaOH水溶液两种体系对膜基气体吸收过程的传质性能进行了研究。测定了不同气速和液速条件下的总传质系数。根据气液反应理论对实验结果进行分析,由实验和理论计算获得了气相分传质系数。通过进一步的拟合计算获得中空纤维多孔膜管内气相传质数学关联式Sh =0.0038Re^0.44Sc^0.33_.用此关联式计算得到的总传质系数与实验测得的结果进行了比较,一致性良好.     

CuO/Al2O3作为载氧剂的流化床化学链燃烧数值模拟

以欧拉-欧拉双流体模型和气固非均相化学反应动力学为基础,嵌入了气固化学反应速率方程和反应内热源项的UDF(自定义函数)程序,对化学链燃烧燃料反应器——鼓泡流化床内气固两相流动及化学反应过程进行了数值模拟,并分析了甲烷进气速度对床内气固两相流动、传热及化学反应速率的影响.结果表明:随着甲烷进气速度增加,床内气固混合更加剧烈,气泡的产生、碰撞和破碎使得气固分布不均,流化质量下降,导致反应器内化学反应速率以及温度分布不均,床内局部存在的高温区域将使颗粒温度过高而烧结,降低了甲烷燃烧效率.     

多孔介质中可逆化学反应和传质过程数值模拟

考虑到流体同固体骨架间的化学反应对多孔介质内的传递过程有很大影响,在导出微元体的综合速率表达式基础上,建立了描述当流体同固体骨架间存在可逆化学反应时多孔介质内传递过程的数学模型,运用有效容积隐式方法对其进行数值求解·针对固定床中铁矿石的间接还原反应,分析了流速、颗粒半径、化学反应平衡常数、化学反应速率等主要参数以及Peclet数和Thiele数的相对大小对床层内气体浓度分布和固体转化率分布的影响规律·研究结果对反应器的设计和运行具有一定的参考作用·     

Polyamide-6 Polymerization in the VK Tube Reactor with Baffle Structure

The melt flow mechanism of polyamide-6 (PA6) was simulated with the mathematical flow model and tested by Particle Image Velotrimitry (PIV) . The complete mathematical model for PA6 polymerization while flowing through the VK tube reactor was established according to PA6 hydrolytic polymerization kinetics. The characteristic data such as residence time, caprolactam conversion and the degree of polymerization (D. P.), at every stage of polymerization reaction and at every point of the VK tube were presented for the melt flowing through ten alternate conical baffles in VK tube.     

基于CFD的活性炭烟气脱硫数值模拟

以移动床作为吸附装置,建立了反应器三维非稳态流动和传热的数学模型,将活性炭对烟气中SO2的吸附作为研究对象,利用CFD软件对移动床内的SO3浓度场、烟气速度场和压力场进行模拟计算,研究了烟气入口速度、烟气入口SO2浓度等因素对脱硫效率的影响。结果表明:反应器入口片脱硫效果明显,出口处脱硫效果减弱。为增大脱硫效果,应增大活性炭下移速度或降低烟气速度。