用于電石生產新型反應器的開發(fā)及流動性能研究(編輯修改稿)
2025-07-20 14:23 本頁面
【文章內容簡介】 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器中的平均氣含率、大小氣泡分布、固含率等參數(shù)。 在不連續(xù)的操作中，一般情況下來測量全床層的平均氣含率大都采用膨脹床法[24]，其主要的手段是用目測方式，當通氣的時候，記錄先液面上升的最高位置 H1，然后突然關閉氣路，等液面回到初始位置時，記下液面高度 H2，全床層的平均氣含率就等于H1H2/H2，此方法簡單、快捷、容易掌握，缺點是測量值和真實值存在一定的誤差。在連續(xù)的操作方式時，通常用差壓法來測量床層的局部平均氣含率，用到的儀器是差壓傳感器，當反應器內通入氣體時，差壓傳感器和計算機連接在一起，可以實時在線采集到床層內部壓力的變化情況，根據壓力的變化情況來計算出床層局部的氣含率。此方法高效、快捷、準確性高，近些年來得到了廣泛的運用。 攝像法[25]是運用高速的面陣攝像頭(CCD）來采集反應器內的變化情況的圖片，此方法的前提是床層內部的其他因素干擾少能、見度較高時，可直接的觀察到床層內部氣泡的運動規(guī)律。實驗記錄系統(tǒng)主要有高速 CCD、計算機和高強度的新聞燈組成，高速CCD拍攝的相片通過計算機實時采集，高效快捷。但是也存在一定的局限性，如果反應器內反應劇烈或者反應內的液固二相比較渾濁，光線差的時候，用高速的 CCD來拍攝相片，效果很差，所以在此反應條件下，攝像法不適合運用。在氣液固三相的床層內，高強度的新聞燈照射反應器時，光線穿過氣泡和液固后在 CCD 的拍攝的相片中會得到灰度不一樣的圖片，通過分析此影像來確定關于大小氣泡才一些運動規(guī)律。 近些年，隨著光纖技術的成熟，光纖探針用于測量床層內氣泡的一些變化規(guī)律也被廣泛運用在石油化工的領域 [26]。其工作的原理是當光纖探頭伸入到反應器內時，外置的傳感器會發(fā)射光源，光線經過氣相和液固相時，反射回來的強度有差別，這樣的變化被探針探測到，經過放大器轉換為電流信號，最終經過分析可以得出想要的一些氣泡行為的技術參數(shù)。 本實驗中采用床層膨脹法測定在表觀氣速、內構件、靜液高度等各種影響因素下的全床層平均氣含率；差壓法測定在表觀氣速、內構件、靜液高度和固相含率等各種影響因素下的局部平均氣含率；用動態(tài)氣體逸出法確定在上述各種因素下大小氣泡在全床層的分布。 （2） 固含率的測定 在氣液固三相床中，測量固含率的方法有很多種，電導探針法和射線法[27]是比較常用的兩種方法。兩種方法都需要精密的實驗設備作為實驗的手段，在一些實驗條件不是很成熟的時候，通常采取直接取樣稱重法，這種方法是一種很簡單的方法，原理是通過取樣管把漿液取出來，烘干后稱重，這樣就可以得到床層內某一局部的固相含率，取樣法需要的實驗儀器簡單、費用低，在科研的領域被廣泛的運用。本實驗采用直接取樣法定量測定在表觀氣速、內構件等各種影響因素下固含率沿軸向的分布。 （3）床層壓降的測定 一般情況下，選擇U 型液壓管對全床層壓降和床層局部壓降進行測量，此方法簡單實用，儀器價格低廉，通過目測的方法就行知道床層內壓力的變化情況，在以往的研究中，大多采取這種方法。近些年來，差壓傳感器法用來測量床層的壓降被廣泛的運用[28]，此方法是傳感器一端探頭在床層內，另一端和計算機連接，當進行連續(xù)操作時，傳感器能夠連續(xù)實時的測量數(shù)據并別計算機采集，此方法準確迅速方便，大大提高了工作的效率，已被大量的運用在淤漿鼓泡床的研究之中。 氣流床反應器 前面的文章提到，根據劉振宇等[29]提出的氧熱法電石生產新工藝，這種工藝主要是固固相接觸，在高溫環(huán)境下生成液相。針對該工藝，已提出氣流床反應器技術[3]，也即在反應器內分區(qū)進行炭燃燒和電石合成反應，本文的氣流床反應器是對床層分段考察，接下的文章我會對結合流化床對氣流床做個一詳細的介紹。 氣流床反應器的簡介 根據此前的文獻報道可知，氣固流化床反應器是在石油化工領域有較廣的運用，其特點是反應物顆粒懸浮于床內，具有流體流動的性質，反應物的成分在于反應物的接觸中發(fā)生反應。由于其氣固兩相返混劇烈，傳熱、傳質效率高等特點已在電力、石油、化工、冶金、能源環(huán)保和核工業(yè)等行業(yè)得到了廣泛的應用[3031]。但是流化床本身存在一定的缺點。一是，氣固兩相劇烈的流動，導致其接觸不均勻，反應效率不高。二是，在反應器內，固體顆粒在流動過程中的劇烈碰撞摩擦，使得反應物的顆粒加速粉體化，當噴射氣流過高時，反應物料會被帶出反應器，降低生產效率[3233]。在目前已有的流化床反應器的基礎上，又根據新型電石生產工藝，設計出一種氣流床反應器，其結構見圖如13所示。 氣流床反應器的原理類似于流化床反應器的原理。流化床的原理是床層內的固體顆粒別上升的氣流懸浮在流體之中，使固體顆粒具有類似于流體的某些特點，這種流動行為被稱為固體流態(tài)化[31]。本文用到的氣流床反應器即可是從反應器頂部進料也可從底部進料，從反應器的側面噴嘴噴入氣體，使細小顆粒循環(huán)起來。流化床反應器的有以下幾個特點[34]： （1）固體顆粒的能夠連續(xù)輸入和輸出。 （2）床層內溫度的分布均勻，適合強熱的反應過程。 （3）有利于一些用于催化劑的循環(huán)利用。 （4）床層內在反應的同時，可以使產物導出，提高了生產效率。 （5）反應器內氣流和固體顆粒流動很劇烈、很充分，所以氣固相間傳質速率較高。 基于以上特點，流態(tài)化技術有著突出的優(yōu)點，本文的氣流床反應器的設計就是運用了流態(tài)化技術。 氣流床反應器的測量技術 氣流床反應器的測量技術和流化床反應器的測量技術類似，流化床
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