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     

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     

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。     

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。     

移动床热煤气脱硫气固反应过程模拟 Ⅰ错流移动床反应器模型建立

热煤气脱硫是ＩＧＣＣ等高效洁净煤联合循环发电过程的关键技术,本文采用具有净化（脱硫及除尘）一体化潜力并可实现过程连续操作的错流移动床为热煤气脱硫反应器,通过对其反应过程的分析作出合理假设,建立了描述单颗粒脱硫反应及反应器行为的模型方程,并进行了初步的数值模拟计算,结果表明本模型的计算结果可较好地解释前人的实验工作,可对错流移动床反应器的行为作出合理预测     

移动床热煤气脱硫气固反应过程模拟：Ⅰ.错流移动床反应器模型建立

热煤气脱硫是ＩＧＣＣ等高效洁净煤联合循环发电过程的关键技术,本文采用具有净化（脱硫及除尘）一体化潜力并可实现过程连续操作的错流移动床为热煤气脱硫反应器,通过对其反应过程的分析作出合理假设,建立了描述单颗粒脱硫反应器行为的模型方程,并进行了初步的数值模拟计算,结果表明本模型的计算结果可较好地解释前人的实验工作,可对错流移动床反应器的行为作出合理预测。     

循环流化床（CFB）煤／焦气化反应的研究：I.操作气速,固体循环速率 …

报道了山西西山焦煤飞灰，在小型循环流化床气化反应器，以二氧化碳为气化介质，在不同操作条件下（气速，固体循环速率）的气化反应，研究结果表明，ＣＯ出口浓度及碳转化率随着ＣＦＢ操作气速减小，固体颗粒循环速率的增加而增加，即在ＣＦＢ床中，提高气体，固体停留时间（床内固体颗粒浓度）有利于ＣＦＢ气化的进行，ＣＯ浓度及碳转化率沿床高的变化趋势与床内颗粒浓度分布一致。     

循环流化床(CFB)煤/焦气化反应的研究 Ⅰ.操作气速、固体循环速率对循环流化床气化反应的影响

报道了山西西山焦煤飞灰，在小型循环流化床气化反应器上，以二氧化碳为气化介质，在不同操作条件下（气速、固体循环速率）的气化反应。研究结果表明，ＣＯ出口浓度及碳转化率随着ＣＦＢ操作气速减小、固体颗粒循环速率的增加而增加。即在ＣＦＢ床中，提高气体、固体停留时间（床内固体颗粒浓度）有利于ＣＦＢ气化的进行。ＣＯ浓度及碳转化率沿床高的变化趋势与床内颗粒浓度分布一致。     

气固反应与多组分气体对流反应扩散问题的研究

研究填充床中的气固反应aA(g) bB(s)=cC(g) dD(s).在等径圆球密堆积条件下,由颗粒综合反应速率得到微元体综合反应速率;考虑到气体的可压缩性和惰性组分的存在,导出了反应气体与产物气体的非线性对流反应扩散方程和渗流方程2用有效容积法求出了数值解,并进行了实例计算;结果表明,颗粒尺度和反应器长度对反应进程有明显影响,这些影响可以用Peclet数、Thiele数和它们的比值进行衡量.适当选取颗粒尺度和反应器长度可以改善反应器性能.     

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.     

鼓泡浆态床费托合成（FTS）的模拟：数值分析

建立了浆态床反应器模型,该模型考虑了气相、液相的轴向分散及催化剂沿床层的非均匀分布。通过与Ｒｈｅｉｎｐｒｅｕｓｅｎ－Ｋｏｐｐｅｒｓ示范厂文献实验数据的对比,检验了模型的有效性。依据模型,计算分析了反应物、产物的浓度分布,气液两相的Ｈ２／ＣＯ变化及ＦＴＳ与ＷＧＳ对合成气转化的贡献。模拟结果给出了浆态床为何能够利用贫氢合成气的合理解释     

复合床合成低碳醇的研究

采用了三种不同的合成醇催化剂分别作为第一段催化床层,以ＺｎＯ／Ｃｒ２Ｏ３催化剂作为第二段催化床层,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,采用复合床层技术可以提高反应产物中低碳醇的选择性,但是烃类的转化率增加,液收减小。同时发现,第一段催化床层的反应产物分布与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     

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。     

颗粒运动的声信号分析与气固流化床流化质量的判断

根据颗粒碰撞流化床反应器壁面产生声信号的机理,结合频谱分析以及颗粒温度理论,获得了气固流化床颗粒温度与声信号平均能量以及表观气速的关系,由此得到了不同气速下主流区和滞流区颗粒温度的计算公式．由于颗粒温度的大小体现了体系中颗粒运动的活跃程度,由此提出了临界颗粒温度的概念,进而得到了气固流化床良好流化的判据,即当T^＊≥T^＊cr时,床内颗粒具有一定的活跃程度,整床流化质量良好,没有出现团聚结块的流化床故障．基于判据,得到了流化床良好流化的临界操作气速．由此获得了一种简单快捷、实时在线的流化床反应器流化状态检测的方法,对工业上生产监控和操作优化具有重要的指导意义．     

鼓泡流化床反应器的数学模拟——晕相流动模型

本文根据前文所提出的气泡长大以及相间气体交换计算方程,进一步提出了计算鼓泡流化床反应器气体未转化率的晕相流动模型。此模型假定,进入流化床的全部气体均呈晕相通过床层,且床中的气泡直径可用沿床高气泡直径的积分平均值来代表。未转化率的计算方程与鼓泡流化床数据很一致,而且方程中没有任何未知参数。此外,当利用本文提出的模型进行设计时,不必对分布板区另加考虑,且床径对鼓泡流化床反应器的放大没有影响。     

锥形鼓泡浆液反应器内气含率和固含率轴向分布研究

在不同表观气体速度、淤浆浓度、静止液体高度和不同颗粒直径下考察了锥形鼓泡浆液反应器内气含率及固率轴向分布。由气泡聚并和破碎机理解释了气含率轴向分布规律;结合固体颗粒悬浮机理,利用沉降-扩散模型分析了操作条件影响固含率轴向分布的原因,回归出表征固含率轴向分布的特征参数——Peclet准数的数学关联式,并在相似操作条件下与园柱床内实验结果作了比较。     

CFB煤燃烧/热解双反应器中热解室对立管内气固流动特性的影响

考察了循环流化床煤燃烧/热解双反应器系统中热解室的存在对立管内的压力分布及气固流动状况的影响。提升管的内径100 mm、高6 m，立管的内径44 mm、高3 m，热解室的截面积200 mm×200 mm、高770 mm。结果表明，随着提升管内表观气速Ur的增加，有无热解室立管内均为负压差流动，负压差梯度随着Ur的增加而减小。有热解室时，热解室内要保持一定的料位高度，整个立管内固体颗粒的流动为负压差移动床流动；没有热解室时，立管内为稀相流动和移动床流动同时存在，立管内平衡料柱高度随Ur的增加而升高。随着循环量Gs的增加，两种类型的立管内负压差梯度均随之增大，也存在着流动形态的差别。循环量Gs的增加会引起立管内平衡料柱高度的降低。立管内气固相对滑移速度也随着循环量Gs的增加而增大。     

浅流化床的热响应

众所周知,流化床中气体一颗粒的传递过程和反应过程,主要发生在分布板区。而浅层流化床正具备了分布板区的许多优点,它在涉及热过程的领域中,已经显示了广阔的应用前景。为了考察浅层床中气体一颗粒间的传递特征,本文从气体一颗粒传热入手,采用热响应的实验技术,测定了气-固系浅流化床(L/D_T=0.045～0.17)内空气-海砂的表观传热系数,同时求算了相应的浓相区传热系数,并表述了传热系数随床深的变化趋势。从实用角度,本研究最终将表明,在较浅的颗粒床层中,能给出较大的传热速率但床层压降较小,藉以推广浅流化床的应用。     

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     

非催化气固反应动力学热分析方法与仪器

准确测量近本征反应速率和计算反应动力学参数是热化学工程和应用化学工程领域的重要研究问题.以热重为代表的传统热分析方法与仪器在非催化气固反应的测试与分析中得到了广泛应用,形成了许多典型的非等温反应分析方法与模型方程.本研究概述了现有热分析的方法原理及在气固反应分析中存在的缺陷,剖析了自主研发的利用微型流化床反应器强化反应...