用于電石生產(chǎn)新型反應(yīng)器的開發(fā)及流動性能研究(存儲版)
【正文】 料，從反應(yīng)器的側(cè)面噴嘴噴入氣體，使細小顆粒循環(huán)起來。隨著社會科技的進步，工業(yè)生產(chǎn)的需要，對流化床反應(yīng)器內(nèi)的氣相以及固體顆粒的分布的準確度和精度要求很高。圖像分析儀法：該方法可在短時間內(nèi)提供完整的粒度分布和形狀資料，可得到形狀、面積、最長尺寸、最小尺寸等。氣流床內(nèi)的流動性能的測量主要是氣固兩相運動規(guī)律的分析。床層內(nèi)局部平均氣速的測定是以一個比較麻煩的問題，因為床層氣流存在回流等問題。此外，還有學者用放射技術(shù)來測量床層內(nèi)部的顆粒濃度的大小[38]。通過改變進料氣體的表觀速度、固體濃度、對比有無內(nèi)構(gòu)和改變靜液高度來研究淤漿床反應(yīng)器內(nèi)傳遞性能的各參數(shù)變化，包括全床層平均氣含率、床層局部平均氣含率、固相含率軸向分布、大小氣泡分布。同時詳細介紹了在冷態(tài)條件下，研究兩種反應(yīng)器的流動性能。固體顆粒的加入減少了床層局部平均氣含率，尤其是當固體顆粒進料量增大、表觀氣速增大的時候這種作用變得尤為明顯。 （6）綜上所述，本實驗在冷態(tài)條件下研究了淤漿鼓泡床反應(yīng)器中氣含率、大小氣泡的分布、固含率軸向分布隨操作條件和幾何參數(shù)變化規(guī)律的情況，上述結(jié)果表明電石生成反應(yīng)與燃燒供熱反應(yīng)原位耦合于淤漿鼓泡床中是可行的，對下一步新型反應(yīng)器的研發(fā)提供了參考和借鑒意義。 （5）反應(yīng)器內(nèi)不同軸向位置的固體顆粒濃度隨著固體進料速度的增大而增大，在在同一進料速度下，固體顆粒濃度沿著軸向位置的增大而減小。在相同氣速下，在床層中心處顆粒濃度最小，在壁面位置處顆粒濃度最大。固體進料量越小則固含率沿軸向分布越均勻，固體進料量越大，則固含率沿反應(yīng)器軸向分布梯度越大。對于淤漿床的同一部位處，若以靜液高度為單變量，則不同靜液高度將會導(dǎo)致不同的床層局部平均氣含率，本實驗中當靜液高度 H= m 時床層局部平均氣含率最高。通過對兩種反應(yīng)器的研究論證，希望為用于電石生產(chǎn)的固固接觸多相反應(yīng)器的下一步開發(fā)、設(shè)計提供借鑒，并為工業(yè)生產(chǎn)的放大和優(yōu)化提供基礎(chǔ)實驗數(shù)據(jù)支持。固體顆粒通過葉輪給料器被風吹進反應(yīng)器，液相間接進料對電石生產(chǎn)的反應(yīng)（固+固=液＋氣）進行冷模實驗。光纖測試儀存在著精度高，測試速度快等優(yōu)點。近年來，研究人員大都采用差壓傳感器對床層壓降記性測量，差壓傳感器可以在線實時采集床層內(nèi)部壓力變化的情況，準確、迅速、方便，已經(jīng)被大量的運用在相關(guān)的領(lǐng)域。顆粒有很多種形狀，可分為以下幾種：球形，滾圓形，多角形，不規(guī)則形，粒狀形，片狀形，枝狀形等，球形是最常見的一種顆粒形狀。顯微鏡分析法：它可以通過電鏡直接掃描固體顆粒，速度快、精度較高。 基于以上特點，流態(tài)化技術(shù)有著突出的優(yōu)點，本文的氣流床反應(yīng)器的設(shè)計就是運用了流態(tài)化技術(shù)。 氣流床反應(yīng)器的原理類似于流化床反應(yīng)器的原理。 氣流床反應(yīng)器 前面的文章提到，根據(jù)劉振宇等[29]提出的氧熱法電石生產(chǎn)新工藝，這種工藝主要是固固相接觸，在高溫環(huán)境下生成液相。 近些年，隨著光纖技術(shù)的成熟，光纖探針用于測量床層內(nèi)氣泡的一些變化規(guī)律也被廣泛運用在石油化工的領(lǐng)域 [26]。 流動特性參數(shù)的測量 （1）氣含率的測定 在以往的研究中，測淤漿鼓泡床反應(yīng)器中流體力學參數(shù)的測試方法有很多種，最常用的幾種方法如下：光纖探頭、射線法、攝像法、差壓傳感器法以及動態(tài)氣體溢出法來測量反應(yīng)器中的平均氣含率、大小氣泡分布、固含率等參數(shù)。 近些年來，Cova 等人 、Suganuma 和 Yamanishi提出的沉降分散模型（SedimentationDispersion Model, SDM 模型）被廣泛運用，這兩種模型能較好預(yù)測淤漿床反應(yīng)器中固體顆粒的軸向分布。固體顆粒操作狀態(tài)可以是間歇模式（如沸騰床中的催化劑）也可以是連續(xù)模式（如輸送床或三相循環(huán)流化床）。 2) 壓力：通常來說，在高壓下氣泡的平均尺寸變小，因為高壓下大氣泡更容易破碎，從而使氣泡尺寸的分布變小，從而增加床層的氣含率[12]。 ②非均勻劇烈湍動（或聚并鼓泡）流：對應(yīng)高氣速（和低液速）條件，特征是（由于聚并形成的）大、小兩類氣泡并存且氣體在床層中分布不均勻，還存在大尺度以及局部的液體環(huán)流。 影響SBCR 傳遞性能表征參數(shù)的因素包括[8]：（1）操作條件：氣/液表觀速度、系統(tǒng)的溫度和壓力、進料組成、催化劑裝置和進料速率、反應(yīng)器的加熱/冷卻速率。近些年來，SBCR 的應(yīng)用場合包括化學及生物化工等領(lǐng)域[5]，涉及諸如氧化、加氫、烷基化、聚合、FischerTropsch（FT）合成、液相甲醇合成、廢水處理、煤的直接液化等催化反應(yīng)過程，也見諸非催化和生物過程[6]。決定反應(yīng)狀態(tài)和過程的內(nèi)因是活性位尺度的本征反應(yīng)動力學過程和反應(yīng)熱力學性質(zhì)，外因是反應(yīng)器內(nèi)的傳遞性能；反應(yīng)器中內(nèi)、外因是耦合的，這種耦合關(guān)系決定了反應(yīng)器的宏觀性能，因而是反應(yīng)器工程研究的核心內(nèi)容。電石工業(yè)對我國的經(jīng)濟發(fā)展至關(guān)重要，在電石的生產(chǎn)量和消費量上我國均是世界第一，從2009 年的產(chǎn)量統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，西北和華北地區(qū)電石產(chǎn)能進一步向內(nèi)蒙、寧夏等地集中，雖然如此，但是產(chǎn)能過剩、分散的局面仍是我國電石行業(yè)面臨的基本情況。 基于對粉狀殘焦和CaO的高溫反應(yīng)機理、焦中無機組分的作用以及氧熱反應(yīng)狀況下的傳遞行為的認識：粉狀殘焦和CaO為固相，高溫條件下反應(yīng)生成的2CaC 為液相，反應(yīng)過程中需要的2O 和產(chǎn)生的 CO 為氣相，研究使用（固+固=液+氣）這類反應(yīng)類型的優(yōu)化反應(yīng)器構(gòu)型，因此，本文構(gòu)想適用該工藝的兩種反應(yīng)器，一種是淤漿鼓泡床反應(yīng)器，另一種是氣流床反應(yīng)器。圖31例示了一個SBCR 反應(yīng)器，其中，氣體經(jīng)預(yù)分布器
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