工业湍动流化床反应器内流体力学行为的模型化研究

在前人关于自由鼓泡流化床中气泡特征计算的基础上,考虑内构件对流化行为影响,提出了“等效柱”的概念。结合过程模拟及最优化思路,修正了前人得到的计算公式,提出了可用于具有内构件工业湍动流化床的气泡尺寸和床层高度计算公式,研究表明该模型是适宜的。     

Growth behavior of the magnetite phase in the reduction of hematite via a fluidized bed

To understand the formation and growth mechanism of the magnetite phase during the fluidized reduction of hematite, a high-purity hematite ore was isothermally reduced using a 20vol% CO-80vol% CO₂ gas mixture in a micro-fluidized bed to examine the process of the selective conversion of hematite to magnetite. The micro-structural characteristics of the magnetite phase were investigated using scanning electron microscopy (SEM) and the Brunauer, Emmett, and Teller (BET) method, and the thickness of the magnetite layer was measured and evaluated using statistical analysis. The experimental results showed that the fresh magnetite nuclei were dense needles of different lengths, and the original hematite grains became porous after complete reduction to the magnetite phase. The thickness of the magnetite layer increased with an increase in reduction temperature and reduction time. The growth kinetics of the magnetite layer was investigated, and the value of the activation energy E was estimated to be 28.33 kJ/mol.     

流化床燃烧黄磷尾气过程中Ca(OH)2的固磷作用

通过流化床预混燃烧黄磷尾气,在燃烧过程中加入氢氧化钙,对黄磷尾气燃烧产生的五氧化二磷进行去除.改变空燃比考察反应温度对去除率的影响,对吸收剂进行XRD,SEM,EDS物相表征和微区元素分析,采用FactSage6.2热力学软件对生成的固体产物进行预测.研究结果表明:流化床预混燃烧黄磷尾气,最高温度1 060℃,在空燃比1.7～4.2的范围内炉内温度能稳定在870℃以上.吸收剂可同五氧化二磷反应,吸收率随温度升高而增加,1 060℃时吸收率为86％,920℃时吸收率为50％,870℃时吸收率为30％;氢氧化钙同五氧化二磷首先形成碱式磷酸钙,之后变为磷酸钙,在高温下磷酸钙转变为焦磷酸钙.固体产物的预测结果与实验结果一致.     

流化床反应器内活性焦流动特性的模拟研究

本文基于双流体模型,对二维流化床反应器内活性焦在不同操作条件下的流体动力学特性进行了数值模拟研究。模拟结果发现,低气速高进料量条件下的管内压降最大,反应器内压降随管内固相容积份额的增加而增加。活性焦在反应器内的轴向固含率呈现出下浓上稀分布,证明了流化床内固相分布的不均匀特性。颗粒轴向平均速度受表观气速影响较大,流化床底部的颗粒速度较低,在气体夹带作用下沿床高方向逐渐增大。因此,设置合理的操作参数(表观气速和固体循环量),对提高流化床内的气固反应效率具有重要意义。     

气液流化床内氧化法处理含酚废水

研究在流化床内使用Fenton试剂氧化处理模拟含酚废水,探讨H2O2和Fe2+的初始浓度、H2O2与Fe2+的摩尔比(n(H2O2)/n(Fe2+))、pH、反应温度、反应时间和通气量等因素对苯酚去除率的影响.确定最佳处理条件为:c(H2O2)=12 mmol/L,n(H2O2)/n(Fe2+)=4:1,pH=4,温度为60℃,反应时间为30 min,通气量为0.12 m3/h,在此最佳实验条件下苯酚的去除率可达96％,此时的苯酚质量浓度为100mg/L.     

生物质的流化床热解实验研究

用小型流化床实验台对4种农林生物质废弃物进行热解实验研究．研究发现：对所研究的生物质试样,热解温度低于500℃时,液态产物产率随着温度增加而增加．在500～600℃之间液态产物产率达到最大．当热解温度超过600℃时,液态产物产率随着温度增加而减少,气体产物产率增加,半焦产率下降．对于所研究的生物质,松木屑和甘蔗渣的半焦产率远远低于花生壳和谷壳的半焦产率．这可能是由于松木屑和甘蔗渣灰含量低于后两种生物质;另一方面也可能是由于松木屑和甘蔗渣中的无机物质（Na和K）的含量较多的缘故．     

水杨酸锌热分解动力学研究

用热分析(TG/DTG,DTA)、X射线衍射(XRD)技术研究了固态物质水杨酸锌在空气中热分解的过程.热分析结果表明,水杨酸锌在空气中分两步分解,其失重率与理论计算失重率相吻合.XRD结果表明水杨酸锌分解的终产物为ZnO.用Friedman法和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法求取了分解过程的活化能E,并用多元线性回归和多元非线性回归法给出了可能的机理函数,由这些方法得到的动力学数据相互比较吻合.     

头孢硫脒热分解动力学研究

采用TG-DTG(thermal gravity -differential thermal gravity)法研究了头孢硫脒的热分解过程动力学。头孢硫脒热分解为一步完成,开始失重时的温度为430~450 K。运用Flynn-Wall-Ozawa法、Kissinger-Akahira-Sunose法和Starink法计算了头孢硫脒热分解过程中的活化能值,发现活化能均随着热分解转化率的升高而降低。通过Málek 法得到头孢硫脒晶体的热分解动力学三因子分别为E_α=109 kJ/mol、ln A=30.60 s^-1、最概然动力学模型为SB(0.241 7, 0.658 9)。预测头孢硫脒在273.15 K以下时的理论贮存期为3年。     

流化床反应器内NO和N2O生成的影响因素分析

以流化床反应器为对象,通过数值模拟,研究过量空气系数、煤种及煤与生物质混烧对NO和N2O生成的影响。研究结果表明,流化床反应器燃烧过程中产生的氮氧化物主要是NO和N2O,且NO和N2O随过量空气系数的增加而明显增加;NOx的生成量还和煤种有很大关系。煤的含氮量、煤中氧与氮的质量比和氢与氮的质量比都会直接影响NO和N2O的生成量。采用煤与生物质混烧的方法,羧基主要作用于中间产物HCN,从而减少NO和N2O的生成量。煤与生物质混烧可以降低燃烧过程中NO和N2O的排放。     

还原气氛对流态化还原铁矿粉黏结失流的影响

采用热态可视流化床装置研究了973～1173 K不同气氛条件对流态化还原铁矿粉黏结失流的影响.研究发现,一定表观气速条件下温度和还原气氛组成对失流时铁矿粉的金属化率影响不大,而失流时颗粒微观形态受还原气种类和温度的影响较显著,但还原气体积分数对形态的影响较小.此外,流化时间随着还原气体积分数的增大而逐渐缩矩,并通过线性拟合得到了不同温度时二者间的数学关系式.     

TG—DSC联用技术在磷矿石热分解上的应用

运用TG—DSC联用技术研究了磷矿石的热分解过程,得到了磷矿石在不同粒度、不同升温速率下的TG—DSC曲线．结果显示磷矿石在40～1100℃范围内可分为4次失重阶段;随着粒度的减小。TG曲线中的失重阶段更为明显和彻底,DSC曲线的吸热峰更为尖锐;随着升温速率的提高,磷矿石热解段起始和终止温度向高温侧移动,且失重率也有增大的趋势;使用Ozawa法计算了磷矿石在600～800℃吸热分解过程的活化能,平均值为202．80kJ/mol,为磷矿石的资源化利用提供依据．     

TG-DSC联用技术在磷矿石热分解上的应用

运用TG-DSC联用技术研究了磷矿石的热分解过程,得到了磷矿石在不同粒度、不同升温速率下的TG-DSC曲线.结果显示磷矿石在40¹ 100℃范围内可分为4次失重阶段;随着粒度的减小,TG曲线中的失重阶段更为明显和彻底,DSC曲线的吸热峰更为尖锐;随着升温速率的提高,磷矿石热解段起始和终止温度向高温侧移动,且失重率也有增大的趋势;使用Ozawa法计算了磷矿石在6001 100℃范围内可分为4次失重阶段;随着粒度的减小,TG曲线中的失重阶段更为明显和彻底,DSC曲线的吸热峰更为尖锐;随着升温速率的提高,磷矿石热解段起始和终止温度向高温侧移动,且失重率也有增大的趋势;使用Ozawa法计算了磷矿石在600⁸00℃吸热分解过程的活化能,平均值为202.80 kJ/mol,为磷矿石的资源化利用提供依据.     

Reduction of 1-3 mm iron ore by H2 in a fluidized bed

The reduction of 1-3 mm fine powder of iron ore by H₂ was conducted in a lab-fabricated kg class high temperature fluidized bed. The results show that the differential pressure in the fluidized bed, which has small fluctuation with time, increases with the increase of gas flowing velocity. The utilization ratio of gas decreases when the reaction lasts longer time indicating that the reaction is faster at the beginning of reduction and becomes slower in the latter process. The higher the reaction temperature is, the higher the utilization ratio of gas is, but the difference of utilization ratio among the different temperatures becomes smaller with time. The utilization ratio of gas and the metallization ratio can reach 9% and 84% respectively at 750℃ for 20 min, which shows the reduction reaction by H₂ is very fast. The increase of metallization ratio with gas velocity performs quite good linearity, which shows that a higher velocity of reducing gas can be used to improve the productivity of the reactor when H₂ is used as reducing gas. With the increase of charge height, the metallization ratio decreases, but the utilization ratio of gas increases. The reaction temperature can be reduced to 700-750℃ from 800-850℃ when H₂ is used as reducing gas.     

包埋硝化菌流化床处理温瑞塘河河水的中试研究

以快速去除温瑞塘河河水中的氨氮为目的,研究了包埋硝化菌流化床中试装置处理河水的特性.研究结果表明,在实验条件下,当进水氨氮平均值为6.15 mg/L时,氨氮平均去除率可达到45.50%,且转化产物基本上以硝酸盐氮为主.此外,中试装置对河水中的COD_Mn也具有一定的去除效果.包埋硝化菌流化床可以对河水中毒害性较大的氨氮进行快速转化,在城市河道的治理方面具有一定的应用前景.     

固废流化床异型颗粒与床料共流化特性

建立了截面0.2 m×0.2 m、高1.2 m的固体废弃物流化床冷态实验装置,选取4种形状、尺寸和密度差异较大的异型颗粒模拟固体废弃物,床料为粒径0.18 mm的石英砂.采用压力信号和快速CCD图像分析相结合的方法,重点考察了不同种类和比例的异型颗粒与床料共流化时的压降特征、流动结构和最小流化速度,并提出了该体系最小流化速度的新关联式.结果表明,异型颗粒与床料共流化时,升速压降曲线波动大且易低估最小流化速度,而降速压降曲线较为平滑,类似纯床料流化,可用于确定最小流化速度;最小流化速度随异型颗粒体积比和特征密度的增大而增大,与静止床高变化无关.关联式的预测值与实验结果及国内外其他一些研究者的实验值吻合得较好,平均相对误差为14.7%,可适合于多种类异型颗粒与床料共流化体系.     

射流流化床不同环隙气速下射流深度的研究

以4种单一组分、3种混合组分为实验物料,研究了射流流化床不同环隙气速下射流深度的变化规律.利用6支Pitot管组成的电磁阀循环切换装置,考察了射流动量的轴向分散.结果表明,射流深度随射流气速的增大而增大;当射流气速相同时,喷口直径增大射流深度增加.射流周围环隙气速由0变为2.5倍最小流化气速时,射流深度降低;射流周围环隙气速由2.5增为3倍最小流化气速时,射流深度不变.提出了预测混合物床层不同环隙气速下射流深度的关系式.     

RE/Ti/Si三相流化床光催化降解水中有机物研究

用溶胶-凝胶法从硝酸钇、氯化镧和硝酸铕与钛酸四丁脂及多孔微球硅胶合成了负载型RE/Ti/Si催化剂.并用该催化剂在自制的三相流化床反应器内对含酚废水进行了光催化降解反应的研究,并对各种情况下的反应条件进行了探索.结果表明:与Ti/Si催化剂相比,催化剂RE/Ti/Si具有更好的催化活性.当光照时间为180min,催化剂的用量为7g/L,通气量为40mL/min,酚类化合物的质量浓度控制在20mg/L,光照距离为2～5cm,酚类化合物的降解率可达98%以上,比Ti/Si催化剂的降解率高10%～20%.     

流化床上甲烷催化转化制合成气Ni/SiO2催化剂性能研究

考察了流化床上Ni／SiO2催化剂对甲烷部分氧化和甲烷二氧化碳重整耦合反应的催化性能．研究了Ni负载量，反应温度、预还原温度对催化性能的影响．结果表明，镍基催化剂具有很高的初活性，但是在线反应6h后催化剂很快失活．TG、XRD和TEM分析结果显示高温下镍晶粒的聚集长大是催化剂活性显著下降的主要原因．     

循环流化床烟气脱硫塔内烟气露点的测定

文中进行了循环流化床烟气脱硫技术工业试验研究 ,烟气流量为 20 000nm³/h。试验中用阻容式传感器在线监测和测量烟气干湿球温度两种方法对烟气露点进行测定。在测量烟气的干湿球温度确定烟气的露点时 ,设计了一种湿球温度的测量方法 ,提高了测量的精度。根据两种测量方法得到的烟气露点值 ,提出了一种数据修正方法 ,即取两种方法测量结果的偏差平方和最小 ,用最小二乘法对两组数据进行线性拟合。利用拟合结果对试验中在线测量的烟气露点进行修正 ,得到较准确的反应塔出口的烟气露点值。     

丙烯氨氧化生产丙烯腈工业流化床反应器的模型化

在对已有的流化床的流动参数和反应器模型化研究成果的基础上，提出了一个适用于有内构件的丙烯氨氧化制丙烯腈工业流化床反应器两相流动数学模型，在模型中的晕相采用平推流模型，乳浊相采用全混釜串联模型。经过一系列生产数据的检验，证明该模型能够准确描述不同生产负荷下反应器的行为。