四喷嘴对置式气化炉停留时间分布的随机模型

运用连续时间马尔可夫链及矩阵相关理论，建立了停留时间分布随机模型。根据对四喷嘴对置式气化炉流场的测试，将气化炉划分为若干区域，并且对各个区域体积进行了估算，组成马尔可夫链状态转移图。模拟计算表明，当射流回流区和撞击流回流区回流比为1，管流区为平推流模式,其他区域按全混流模式处理时，模拟值与实验值较接近。用优化的模型计算了不同条件的冷模气化炉的停留时间分布，结果表明，随着气体流量的增大，平均停留时间减小，无因次方差增大；随着炉体高度的增加，平均停留时间增大，无因次方差减小。对工业气化炉停留时间分布进行了预测，炉内流型总体上趋近于全混流，有利于炉内的气化反应。     

膜吸收-再生循环技术捕集CO_2操作性能及其参数优化研究

采用N-甲基二乙醇胺(MDEA)+哌嗪(PZ)复合溶液作为捕集CO2吸收剂,研究了膜吸收-再生循环装置的操作性能,考察了气液流量、吸收剂浓度和再生电压等因素对捕集率和传质通量的影响,采用正交实验方法,优化操作条件,确定最佳操作方案。结果表明,气体流量对捕集率的影响明显大于液体流量的影响;气体流量增大对传质通量影响不明显;吸收剂浓度的增大使传质通量迅速增大,但大于一定值时通量不再增大;正交实验得出最佳操作条件为液体流量110 mL/min、气体流量0.65 L/min、吸收剂总浓度2.5 mol/L和再生电压210 V,捕集率大于95%,传质通量维持在5.86×10-4mol/(m2.s)。     

气固流化床内射流特性的研究

采用Brandani等的数学模型模拟了中心射流宽度为0.01m的二维气固流化床(高1.6m、宽0.3m)内鼓泡和射流的瞬态及时均流体动力学特性。一种典型的Geldart B颗粒――砂子(粒径为500mm、密度为2660kg/m3)作为研究的模拟物料。瞬态结果表明，床内射流产生和发展、射流崩塌后所形成气泡尺寸以及全床内的气体速度场和空隙率均存在明显的非对称性，但是由压力信号功率谱密度得到的时均压力特性则有较好的对称性。因此，对于商业化稳定运转的射流床，可以用半床模拟结果近似解释整床特性；然而，在考察射流床的瞬态特性时，半床模拟结果与整床结果存在明显偏差。     

聚乙烯塑料在连续超临界水反应器中的油化研究

在连续超临界水（SCW）反应器中考察了反应温度、停留时间和反应压力对聚乙烯（PE）降解油化的影响。实验结果表明，在120s、25MPa下，从500℃提高到550℃，液体收率呈现先升后降的趋势，在530℃达到最大值（79%）；在520℃、25MPa下，随停留时间的延长，PE裂解程度加深，产物轻质化程度提高，导致液体收率降低，停留240s时，气体收率达到43%；反应压力对产物收率的影响较小，气、液产物中烯/烷比随反应压力的增加而增大。     

冷态德士古气化炉流场与停留时间分布的研究

测定了德士古气化炉的冷态速度分布和停留时间分布。结果表明：德士古气化炉内在轴向２．５～３．０倍直径范围内存在回流，最大回流量为射流量的３．５倍左右；在平均停留时间之前，已有５０％左右的物料逸出炉外。本文指出，德士古气化炉中存在的问题，如结渣、耐火砖寿命短、有效气体成分偏低均与炉内流场有关。     

加压流化床流化性质的实验与模拟研究

在二维射流流化床装置中,考察了压力对颗粒和气泡运动的影响规律.通过使用摄像技术详细的记录了压力下气泡的行为,并对其进行了分析,由此解决了较高压力下测量流态化性质较为困难的问题.数值研究通过CFD双欧拉模型模拟了带有V形分布器和中心射流的二维流化床内压力对气泡大小、床的膨胀率和射流深度的影响.实验和理论结果表明,在加压状态下,射流气速和分布板气速对气泡的产生、大小及形状有不同的影响.在较高的操作压力下,射流气速增加,气泡变长;分布器气速增大,气泡则变大;射流高度随着分布器气速的增加而降低.模拟结果与实验数据吻合较好,由此该模型为研究较高操作压力下射流流化床流化性质提供了有利的工具.     

气—固流化床反应器内双流体力学模型及其验证：Ⅳ.单组分两维射流床内气泡特性

模拟了不同操作条件下,单组分两维射流床内射流崩塌后所形成气泡的形状、运动机理、初始尺寸和上升速度。集合前文（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ）研究结果表明,在湍流两相流理论基础上建立的“气－固流化床反应器内双流体力学模型”可以很好地分析气固射流床内流体动力学特性,诸如：基本流场变量（气、固相速度场、压力场和空隙率）瞬态变化情况、射流特性（射流发展、射流穿透深度确定方法、射流区气体速度分布和操作条件对射流穿透深度、射流频率的影响等）、时均空隙率分布、时均轴向气体速度分布和气泡特性。由此可见,该方法和思路可以为灰熔聚流化床粉煤气化工艺和其他与流态化技术相关的设计提供必要的信息和有益的建议     

双组分冷模射流流化床气化炉内流体动力学特性模拟

针对实际工业生产中经常遇到的多组分体系，本文选取了具有代表性意义的非等密度/直径的双组分体系(树脂和砂子)为研究对象，以Goossens等提出的平均物性法则计算了固体混合物的平均粒径和平均密度，采用欧拉－欧拉计算流体动力学模型(CFD)模拟了二维冷模射流床气化炉内，诸如气、固相流场的时空分布、时均空隙率分布、射流穿透深度等流体动力学的时空特征，所得结果与文献报道相吻合。     

液固流化床内床层动态特性的CFD模拟

在对液固流化床内流动特性进行理论分析的基础上，采用多相流CFD方法模拟了二维矩形流化床内水和玻璃球体系的流体动力学特性。实验结果表明，流体速度突变后，液固流化床从一个平衡状态向另一个平衡状态过渡。当液体速度减小时，床层表面及分隔界面的变化与理论模型预测一致；由于重力不稳定性的影响，当液体速度增大时，床层表面稳定上升但与时间不呈线性关系，且分隔界面难以分辨。进而膨胀后停留时间的长短对收缩过程的影响也可以忽略。尽管床层收缩时间明显小于实际膨胀时间，但是与预报的理想膨胀时间比较接近。模拟结果与前人的实验研究和理论分析相吻合，表明多相流CFD模拟可以很好地预测液固流化床的床层动态行为。     

灰熔聚流化床气化炉分布分离结构的模拟研究

通过CFD双欧拉模型模拟了灰熔聚流化床气化炉内气体、固体颗粒于不同气体分布器、灰分离器结构下的流动行为，阐明了不同中心射流气速下的气体、固体流动循环状况；环管内气流分布与扩管张角的关系以及对颗粒运动的影响。研究结果为认识和改善气化炉煤灰的结渣、团聚、分离等过程提供了一定的理论基础。     

Material‐Efficient Microfluidic Platform for Exploratory Studies of Visible‐Light Photoredox Catalysis

We present an automated microfluidic platform for in‐flow studies of visible‐light photoredox catalysis in liquid or gas–liquid reactions at the 15 μL scale. An oscillatory flow strategy enables a flexible residence time while preserving the mixing and heat transfer advantages of flow systems. The adjustable photon flux made possible with the platform is characterized using actinometry. Case studies of oxidative hydroxylation of phenylboronic acids and dimerization of thiophenol demonstrate the capabilities and advantages of the system. Reaction conditions identified through droplet screening translate directly to continuous synthesis with minor platform modifications.     

Modeling on the Momentum and Heat/Mass Transfer Characteristics of an Argon Plasma Jet Issuing into Air Surroundings and Interacting with a Counter-Injected Argon Jet

Modeling study is performed to reveal the momentum and heat/mass transfer characteristics of a turbulent or laminar plasma reactor consisting of an argon plasma jet issuing into ambient air and interacting with a co-axially counter-injected argon jet. The combined-diffusion-coefficient method and the turbulence-enhanced combined-diffusion-coefficient method are employed to treat the diffusion of argon in the argon–air mixture for the laminar and the turbulent regimes, respectively. Modeling results presented include the streamline, isotherm and argon mass fraction distributions for the cases with different jet-inlet parameters and different distances between the counter-injected jet exit and the plasma torch exit. It is shown that there exists a quench layer with steep temperature gradients inside the reactor; a great amount of ambient air is always entrained into the plasma reactor; and the flow direction of the entrained air, the location and shape of the quench layer are dependent on the momentum flux ratio of the plasma jet to the counter-injected cold gas. Two quite different flow patterns are obtained at higher and lower momentum flux ratios, and thus there exists a critical momentum flux ratio to separate the different flow patterns and to obtain the widest quench layer. There exists a high argon concentration or even ‘air-free’ channel along the reactor axis. No appreciable difference is found between the turbulent and laminar plasma reactors in their overall plasma parameter distributions and the quench layer locations, but the values of the critical momentum flux ratio are somewhat different.     

循环气流床反应器甲醇合成研究

1975年美国Chem Systems Inc公司提出液相法甲醇合成工艺的概念,采用导热性能优良的液体作为热载体,床层温度均匀易控,从而可提高原料气的单程转化率,出口甲醇质量分数可达到15％。传统浆态床反应器相对固定床虽然具有良好的传热性能,温度分布比较均匀,但是浆态床由于液体溶剂的存在以及气体分布不均匀,给传质过程带来了负面影响,增加了体系的复杂性。尽管优化气体分布器结构,可以起到改善传质的效果,但是还是无法明显改善传统浆态床内气液传质性能,反应器内固体沉积团聚严重。循环气流床通过循环泵的强制循环和喷嘴的雾化作用,相比如传统浆态床反应器,具有良好的传质能力、固体悬浮,并且能有效地减少轴向返混,具有相间接触充分、气液比（气固比）调节灵活、催化剂利用率高等特点。本实验研究了空速、循环量、喷嘴个数、催化剂浓度对甲醇合成的影响,为以后反应器的放大优化提供基础数据。     

煤燃烧中的汞转化模型和数值模拟

煤燃烧中汞高温下以单质形式存在，在烟道里随着温度降低，单质汞部分转化为二价汞，并再有部分汞吸附在灰渣中而被除尘设备收集，减少了环境的汞污染。针对煤燃烧汞的转化过程，用动力学模型和吸附模型结合来描述汞的转化机理，并用数值模拟方法研究了煤中氯的质量分数、烟气降温速率、烟气停留时间等因素的影响。结果表明，煤中氯的质量分数为0.08×10－6以上，烟气停留6s以上时，可以使汞的吸附率达到40％以上。对汞转化模型，用一组580MJ/h燃烧系统150℃烟道温度数据进行了验证，结果证实试验数据与计算数据能较好相符，模型具有一定的可靠性。     

稻秆的烘焙预处理及其固体产物的气化反应性能

稻秆资源分散、水分含量高且密度低、热值低,烘焙预处理技术能够降低收集运输的物流成本,获得的固体产物能量密度高、可磨性好,适于气流床气化。在固定床热解装置上通N₂保护,稻秆分别经过200℃、250℃、300℃烘焙30min,得到的固体产物在热重分析仪中与CO₂进行非等温气化实验,升温速率20℃/min,终温1200℃。实验结果表明,稻秆烘焙产物以固体剩余物和不凝结气体为主,还有少量可凝结液体(水分和焦油)。气体产物中CO₂所占比例超过80%,其次为CO和微量CH₄。预处理温度越高,固体剩余物越少、气体产物越多,可凝结性液体变化不大。稻秆烘焙过程的能量产率为40%~60%,随温度升高经历了急剧下降和缓慢降低两个阶段。固体剩余物的可磨性相比原始稻秆有了很大的提高,易于制细粉用于气流床气化。烘焙温度升高,所得固体产物气化反应性提高。根据Coats-Redfern法确定烘焙稻秆焦-CO₂气化反应机理符合二维扩散模型,求得反应活化能73kJ/mol~88kJ/mol。     

Microfluidic synthesis of colloidal silica

We demonstrate the design, fabrication, and operation of microfluidic chemical reactors for the synthesis of colloidal silica particles. Two reactor configurations are examined: laminar flow reactors and segmented flow reactors. We analyze particle sizes and size distributions and examine their change with varying linear flow velocity and mean residence time. Laminar flow reactors are affected by axial dispersion at high linear velocities, thus leading to wide particle size distributions under these conditions. Gas is used to create a segmented flow, consisting liquid plugs separated by inert gas bubbles. The internal recirculation created in the liquid plugs generates mixing, which eliminates the axial dispersion effects associated with laminar flow reactors and produces a narrow size distribution of silica nanoparticles.     

Investigation of hydrodynamic behaviour of a pilot-scale trickle bed reactor packed with hydrophobic and hydrophilic packings using radiotracer technique

A radiotracer study was carried out in a trickle bed reactor (TBR) independently filled with two different types of packing i.e., hydrophobic and hydrophilic. The study was aimed at to estimate liquid holdup and investigate the dispersion characteristics of liquid phase with both types of packing at different operating conditions. Water and H₂ gas were used as aqueous and gas phase, respectively. The liquid and gas flow rates used ranged from 0.83?×?10^?7?C16.67?×?10^?7?m³/s and 0?C3.33?×?10^?4?m³ (std)/s, respectively. Residence time distribution (RTD) of liquid phase was measured using ⁸²Br as radiotracer and about 10?MBq activity was used in each run. Mean residence time (MRT) and holdup of liquid phase were estimated from the measured RTD data. An axial dispersion with exchange model was used to simulate the measured RTD curves and model parameters (Peclet number and MRT) were obtained. At higher liquid flow rates, the TBR behaves as a plug flow reactor, whereas at lower liquid flow rates, the flow was found to be highly dispersed. The results of investigation indicated that the dispersion of liquid phase is higher in case of hydrophobic packing, whereas holdup is higher in case of hydrophilic packing.