气流床煤气化炉内流动、混合与反应过程的研究进展

气流床气化过程涉及高温高压下湍流多相流动与复杂化学反应过程的相互作用,涵盖喷嘴雾化与弥散、复杂多相射流流动、炉内湍流混合、复杂气化反应、火焰结构及温度分布等诸多方面,是世界各国研究的热点.对近年来世界各国在气流床气化过程研究上取得的进展进行了综述,包括喷嘴雾化与颗粒弥散机理与雾化过程的影响因素、撞击流驻点偏移规律和撞击面振荡规律、撞击火焰结构与炉内三维温度场、典型煤种气化反应特性与石油焦气化特性以及气流床气化过程模拟.对气流床气化过程未来的研究重点进行了展望.     

移动床热煤气脱硫气固反应过程模拟——Ⅱ-错流移动床非催化气固反应过程模拟

基于前文错流移动床反应器模型方程,模拟计算并分析了该类反应器中气、固相流动对热煤气脱硫等非催化气固反应过程的影响。研究表明,床层在床深方向按反应速率的快慢可分为粗脱区和精脱区,在颗粒流动方向上气相浓度差异较大,并主要体现在粗脱区内,床层出口处颗粒转化率呈现较大分布,反应器内气固交错流动、气相浓度和颗粒转化率共同作用（ 于气固反应速率） 等因素是造成过程特征的主要因素。因此反应器优化应满足对两相流动的优化,将粗脱区设置成错流移动床而精脱区设置成固定床,并使粗脱区内颗粒流速沿气流方向逐渐减小,以减小出口颗粒转化率的分布并提高颗粒利用率,同时沿颗粒流动方向应逐渐减小过床气流体积分率以利于床内气固反应速率的均一分布。由此指出对该类床型其底部渐缩下料段和过床气流对床内颗粒流动的影响以及床层结构及颗粒流动对过床气流分布的影响研究的必要性。     

移动床热煤气脱硫气固反应过程模拟：Ⅱ.错流移动床非催化气固反 …

基于前文错流移动床反应器模型方程,模拟计算并分析了该类反应器中气、固相流动对热煤气脱硫等非催化气固反应过程的影响。研究表明,床层在床深方向按反应速率的快慢可分为粗脱区和精脱区,在颗粒流动方向上气相浓度差异较大,并主要体现在粗脱区内,床层出口处颗粒转化呈现较大分布,反应器内气因交错流动,气相浓度的颗粒转化率共同作用（于气固反应速率）等因素是造成过程特征的主要因素。因此反应器优化应满足对两相流动的优化     

两段式气流床煤气化炉内气固流动数值模拟研究

建立了两段式气流床煤气化炉内气固两相流动的三维计算流体力学（CFD）模型，将气体视为连续介质，在Euler坐标系下考察气相的运动；将颗粒视为离散体系，在Lagrange坐标系下研究颗粒的运动。利用所建CFD模型对基本设计尺寸和操作条件下的两段式气流床煤气化炉内气固两相流动进行了模拟，给出了两段式气流床煤气化炉内的气固两相流动的规律和颗粒的分布规律。在此基础上，针对不同的结构(喉口直径变化)和不同的操作条件（两段气固进料量变化）进行了一系列的模拟比较。结果表明，喉口直径的变化对于炉内气固两相流动及颗粒分布有重要影响。随着喉口直径减小，喉口附近区域的气相回流增强，颗粒运动轨线变得更加曲折，颗粒分布发生明显变化。两段气固流量的改变可以明显改变炉内气固流动，随着一段反应区的气固流量增加和二段反应区气固流量减小，一段反应区内的气相回流更加显著， 二段反应区气相回流减弱，颗粒螺旋上升运动增强，反应器边壁处颗粒浓度增大，颗粒沉积现象减弱。     

喷流—移动床流动特性的研究

对各种不同物料在上部内径为195mm柱状,下部为60°锥体并水平引入辅助气的喷流-移动床中的流动特性进行了研究.实验结果发现,床层压降随着水平辅助气速的增大而呈线性增大,而在喷动状态,一定范围内的喷动气速变化对压降基本没有影响.最小喷动气速随着水平辅助气速的增加而逐渐减小,修改后的关联式的计算结果能够较好地与实验结果相符合.随着辅助气速和喷动气速的改变,可观察到床中粒子处于固定床、稳定喷动床、脉动喷动床、腾涌床四种不同的流动状态.     

聚乙二醇介质对浆态床合成气制乙醇催化性能的影响

采用不同分子量的聚乙二醇(400、600、800和1 000)作为浆态床反应介质,工业甲醇合成催化剂C302作为催化剂进行一氧化碳加氢反应,运用XRD、H_2-TPR、NH_3-TPD-MS、BET、XPS等方法对催化剂进行表征,考察催化剂C302在不同浆态床反应介质中进行一氧化碳加氢反应后其结构及性能的变化.结果表明浆态床反应介质对催化剂性能的发挥具有显著的影响,以聚乙二醇作为浆态床反应介质,C302用于一氧化碳加氢反应时产物中均出现了乙醇,同时催化剂表现出良好的稳定性.其中以聚乙二醇600作为浆态床反应介质时,反应后催化剂C302中Cu晶粒尺寸降低,存在两种形态的Cu2O且两者数量匹配,同时其弱酸中心增多,表面Zn富集,这些为催化剂高选择性合成乙醇提供了适宜结构,活性评价显示乙醇选择性达到25.21%.     

浆态床合成二甲醚复合催化剂失活原因探索

在反应温度260 ℃、压力5.0 MPa的条件下,对浆态床反应器中二甲醚合成复合催化剂的失活规律进行了研究.结果表明,Cu基催化剂失活较快是导致浆态床二甲醚合成催化剂不稳定的主要原因.通过分析Cu基催化剂在浆态床反应器和固定床反应器中的活性变化规律,发现在浆态床反应器中不能及时导出反应体系的H2O对催化剂的毒副作用导致了浆态床Cu基催化剂快速失活.对失活催化剂进行的TPR、XRD和SEM-EDS表征结果可以看出,Cu粒子的长大和积炭是Cu基催化剂失活的重要原因,与已有文献报道不同的是并未发现明显的Cu元素流失.     

混合模式硅胶基质毛细管电色谱整体柱的制备及其电色谱性能研究

采用温和条件下的溶胶-凝胶技术,成功制备了阴离子交换-反相混合模式硅胶基质毛细管电色谱整体柱.通过调整反应液中不同前体的比例,优化了整体柱的制备条件.通过扫瞄电镜,对柱床进行了表征和分析.实验发现,所制备的整体柱电渗流的方向和大小可随流动相pH值的改变而改变,在酸性和中性条件下,具有从阴极流向阳极的电渗流;当流动相pH值升至约7.5时,电渗流方向发生了反转(由阳极流向阴极).在优化的实验条件下,用所制备的整体柱对所考察的酸性(中性)化合物实现了快速分离,并获得了高达160,000 N/m的柱效.     

流动化学在卤化反应中的应用

有机物的卤化反应是有机合成中最重要的转化之一.传统釜式卤化反应存在高放热及选择性差等问题,且卤化试剂一般具有毒性和腐蚀性.流动化学在传质和传热方面具有显著优势,可精确控制反应温度及试剂用量,并且可在线淬灭危险试剂,避免其暴露.按有机化合物卤化反应分类,系统地归纳了流动化学在氟化反应、氯化反应、溴化反应和碘化反应中的应用进展,并展望了其发展趋势.     

低浓度三分子模型差速流动引起的化学不稳定性

建立了低浓度三分子反应模型反应-流动-扩散方程,理论分析了出现差速流动化学不稳定的条件,得到了临界流动速率c和扰动波包的群速度vg,讨论了扰动增长率与流速的关系,并理论研究了出现不稳定时系统的时、空结构.研究结果表明,化学反应在低浓度条件下也可能出现差速流动引起的化学不稳定.     

钯的高选择性流动注射分析方法的研究

Pd(Ⅱ)与DBC-偶氮氯膦在硫酸介质中经加热发生络合显色反应,将此显色反应与流动注射分析技术结合,研究了影响该流动注射显色体系的各种因素,建立了钯的流动注射分析方法.用该方法可不经分离直接测定二次阳极泥和氯化渣中的钯.     

非晶态合金催化剂和磁稳定床反应工艺在石油化工技术中的推广应用

本文综述了中石化石科院开发非晶态合金催化剂和磁稳定床工艺的历程及其在石油化工技术中的推广应用. 将晶态催化剂的结构非晶化,极大地改善了广泛使用的Raney Ni催化剂的加氢性能. 通过加入原子半径大的稀土和碱抽提铝提高了非晶态合金催化剂的热稳定性和比表面积. 引入助剂以调节催化剂的加氢性能、耐酸性和磁性,从而研制出SRNA系列催化剂;开发出工业生产非晶态合金催化剂的关键技术和设备. 磁稳定床可以强化受传热和传质限制的反应过程,与磁性催化剂结合,形成磁稳定床反应工艺. 设计了调节磁场的磁隔?建立了可指导用于工业化的磁场和反应器的数学模型. 与釜式加氢工艺相比,将磁稳定床工艺用于己内酰胺加氢精制时,催化剂耗量降低70%, 反应器体积减少85%. 非晶态合金催化剂和磁稳定床反应工艺在国际上首次工业应用,大大推动了我国的加氢技术的发展,并产生了巨大的经济和社会效益. 最新研究表明,将该技术用于精制氢气中CO的甲烷化、蒸汽裂解乙烯选择性加氢和催化裂化轻汽油叠合醚化等反应时,其性能明显优于已有技术,显示出良好的工业应用前景.     

复合床层中合成低碳醇的研究(英文)

研究了复合催化剂床对合成低碳醇反应行为的影响。结果表明,采用复合床可以提高反应产物中低碳醇的选择性。第一段催化床层的反应产物的分布和第二段催化床层的反应条件直接影响最终的反应结果。第一段催化剂床层中ＣＯ的转化率或甲醇的选择性过高都不利于提高反应产物中低碳醇的选择性。     

手性整体式毛细管液相色谱柱的制备与应用

采用紫外光引发模式制备了甲基丙烯酸酯类毛细管整体柱,通过控制光照精确地控制了柱床的长度及边界,将环糊精（β-CD）共价连接到了高分子聚合物链上作为手性选择剂,在碱性环境下以液相色谱模式实现了在人体的代谢反应中有着重要作用的FITC标记的D,L-苯丙氨酸的分离,理论柱效125000plates／m,并分析了流动相性质对分离的影响。     

移动床热煤气脱硫气固反应过程模拟Ⅲ错流及逆、并流移动床反应器的比较

基于前文对错流移动床反应器的分析,进一步建立了逆、并流移动床非催化气固反应器模型方程,对不同操作条件下错流和逆、并流三类移动床反应器的行为进行了比较。结果表明,三类不同气固接触方式移动床的行为存在差异,其根本原因在于其内进行的非催化气固反应过程受固剂转化率的影响,当反应属本征动力学或内扩散控制时,错流、逆流移动床的床层利用效率较高,但反应属外扩散控制如在加压条件下操作或所要求的固剂转化率可降低时,三类移动床反应器床层利用效率趋于一致。     

费托合成鼓泡浆态床反应器模型化研究

建立了费托合成鼓泡浆态床反应器双泡模型,通过模型对比的方法模拟讨论了多个反应器模型,双泡模型、全混模型以及多级串联模型,对比模拟讨论了费托合成反应各模型的适用性。模拟结果说明,全混模型适用于费托合成动力学行为的考察模拟;多级串联模型在一定的级数下能够近似模拟鼓泡浆态床中费托合成反应结果,更适用于探讨返混对费托合成反应行为的影响;双泡模型能够描述鼓泡浆态床中流体力学对反应的影响。     

流动注射时间扫描荧光分析法测定盐酸二氧丙嗪

研究了硫酸颜色反应用于盐酸二氧丙嗪荧光测定的方法.盐酸二氧丙嗪与浓硫酸反应后,诱发产生强荧光.结合流动注射进样技术,借助时间扫描荧光方式,提出了流动注射时间扫描荧光分析法测定盐酸二氧丙嗪的新方法.体系最大激发和发射波长分别为274.0 nm和376.0 nm.盐酸二氧丙嗪浓度在2.8×10-7～4.0×10-5g/mL...     

移动床热煤气脱硫气固反应过程模拟

基于前文对错流移动床反应器的分析，进一步建立了逆、并流移动床非催化气固反应器模型方程，对不同操作条件下错流和逆、并流三类移动床反应器的行为进行了比较。结果表明，三类不同气固接触方式移动床的行为存在差异，其根本原因在于其内进行的非催化气固反应过程受固剂转化率的影响，当反应属本征动力学或内扩散控制时，错流、逆流移动床的床层利用效率较高，但反应属外扩散控制如在加压条件下操作或所要求的固剂转化可降低时，三     

孤岛渣油超临界水-合成气中悬浮床加氢裂化反应研究 Ⅰ. 催化剂的影响

利用超临界水-合成气为替代加氢氢源对孤岛渣油悬浮床加氢裂化反应进行了研究，设想利用超临界水中发生的水-气转化反应（CO+H2O→H2+CO2）为渣油加氢反应提供氢源，报道了孤岛渣油超临界水-合成气中悬浮床加氢裂化反应催化剂影响的研究结果。结果表明，催化剂在该反应中具有十分重要的作用，加入催化剂可以明显改善加氢裂化产物的分布和裂化反应产物的性质，降低裂化气体和抑制缩合生焦反应的发生。     

浆态床F-T合成反应中反应参数对e/Cu/K/SiO2催化剂性能的影响

 用喷雾干燥法制备了微球状Fe/Cu/K/SiO2催化剂,并在不同的反应条件下对其在浆态床F-T合成反应中的催化性能进行了评价. 结果表明,反应温度和原料气H2/CO比的调变对催化剂运行稳定性的影响较大,反应初始阶段加入的液体石蜡介质对催化剂运行稳定性的影响不大. 原料气空速的增加可有效地提高反应的总烃时空产率,但同时CO转化率会明显降低,且重质烃选择性下降; 低H2/CO比的原料气有利于在保持合适的转化率的同时提高重质烃的选择性,并可明显提高总烃的时空产率; 提高系统压力可增大催化剂的催化活性,改善重质烃的选择性; 而提高反应温度尽管可明显提高催化剂活性,但同时也会促进WGS反应的发生,降低重质烃的选择性. 因此,浆态床F-T合成反应中操作参数的适当调变可使催化剂活性、产物烃分布和烃产率得到有效优化,最大限度地获得目的产物.