捆扎包式规整催化填料流体力学及传质性能研究
发布时间：2021-09-05 03:01
随着计算机技术的发展,计算流体力学（CFD）技术虽广泛地应用于规整及散堆填料的开发应用,但在催化填料领域却鲜有涉及。由于催化填料本身结构的复杂性,现有模拟研究主要通过简化催化剂填充区进而将研究重点转移至丝网构件内的流场,并未有效地描述催化剂填充区外部流场与内部反应传质间的相互作用。而传统实验方法不能清晰地观察填料内部流场信息,也无法对局部区域流体力学及传质特点给出合理的解释。针对上述问题,本文创新性地将REU概念应用于捆扎包式规整催化填料的研究,较系统地提出了适用于捆扎包式规整催化填料的CFD模拟策略。通过对规整填料的局部特征区域进行划分,建立了近似描述完整填料的REU模型组,并结合实验测定结果对填料内的流体微观流动、宏观流体力学参数及局部组分浓度分布特点进行了研究。通过ANSYS软件建立了用于描述规整催化填料REU模型组并应用于单相流研究。根据CFD模拟结果,本文提出了用于计算捆扎包式规整催化填料干塔压降的数学模型。该模型将压降损耗区域划分为进出口区域、中部标准交叉区域、填料单元衔接处及壁面区域,考虑了各区域几何特征对总体压降的影响并确定了其对总压降的贡献值分别为44.5%、30.4...
【文章来源】：福州大学福建省 211工程院校
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
催化剂直接放置于塔板上
１．１．１板式塔方式??该方式是将催化剂颗粒直接放置于精馏塔的塔板上，使催化剂在操作过程中??因气液相的存在呈流态化，如图１－１所示［８］。此种装填方式的优点是由于催化剂??浸泡于液相当中，所以催化剂分布均匀，气液固三相接触良好，从而使催化剂的??利用率高。但其缺点也尤为明显，由于催化剂的流态化导致颗粒间碰撞频繁损耗??速度加快，对催化剂的强度提出了较高要求且由于结构的复杂更换较为困难。此??夕卜，由于催化剂颗粒的堆填也造成了压降过大的问题。??为克服上述缺点，Ｊｏｎｅｓ做了相应改进，如图１－２所示［９］，将催化剂颗粒装入??精馏塔构件当中，然后再将构件按一定间距平行安装于塔内。此外，催化剂还可??放置于精馏塔降液管内，如图１－３所示［１３］。为了使催化剂更换更加便捷，还可将??精馏塔降液管置于塔外，如图１－４所示［１４】。尽管上述几种装填方式都做了改进，??但其单位体积内催化剂的装填量过少，当反应体系对物料停留时间提出要求时，??塔板式填料则难以满足要求。??
ｐ??图１－３催化剂放置于降液管中?图１－４将装有催化剂的降液管装在塔外??１．１．２填充床式??该种催化剂装填方式借鉴了精馏塔中传统规整填料的制作方式，将催化剂以??特定的方式制成较为规整的填料状，然后装填入塔。此时，催化填料不仅具有催??化剂的催化作用，还为气液传质提供有效的传质表面。根据催化填料单体的制作??方法及形状，可将其大致划分为以下几种类型：??１．１．２．１捆扎包式催化填料??该种催化填料是将催化剂颗粒装入一系列的“袋状”结构中，该结构的材质??可根据反应体系的不同进行选择，通常有合成纤维布、玻璃纤维及金属丝网等材??质，然后将“袋状”结构与波纹丝网卷成圆柱状并规则的摆放至催化精馏塔的反??应段内
【参考文献】：
期刊论文
[1]计算流体动力学（CFD）在化工领域的应用[J]. 魏新利,李慧,张军. 化工时刊. 2006(02)
[2]旋风分离器流场的数值计算方法研究[J]. 魏新利,张海红,王定标. 郑州大学学报(工学版). 2005(01)
[3]循环流化床多组分颗粒气固两相流动模型和数值模拟[J]. 刘阳,陆慧林,刘文铁,赵云华. 化工学报. 2003(08)
[4]CFD通用软件综述[J]. 姚征,陈康民. 上海理工大学学报. 2002(02)
[5]喷雾干燥过程的CFD模型[J]. 吴中华,刘相东. 中国农业大学学报. 2002(02)
[6]规整填料塔的设计计算模型[J]. 白鹏,刘建新,王世昌. 化工机械. 2001(04)
[7]计算流体力学（CFD）在化学工程中的应用[J]. 尹晔东,王运东,费维扬. 石化技术. 2000(03)
[8]旋风分离器内三维两相流场的数值模拟[J]. 林玮,王乃宁. 动力工程. 1999(01)
[9]新型催化精馏塔流体力学特性研究[J]. 盖旭东,金涌,汪展文. 化学工程. 1999(01)
[10]催化精馏进展[J]. 许锡恩,李家玲,刘铁涌. 石油化工. 1989(09)
硕士论文
[1]Mellapk 250Y型规整填料内流体力学模拟[D]. 桂恬玥.北京化工大学 2012
本文编号：3384542
【文章来源】：福州大学福建省 211工程院校
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
催化剂直接放置于塔板上
１．１．１板式塔方式??该方式是将催化剂颗粒直接放置于精馏塔的塔板上，使催化剂在操作过程中??因气液相的存在呈流态化，如图１－１所示［８］。此种装填方式的优点是由于催化剂??浸泡于液相当中，所以催化剂分布均匀，气液固三相接触良好，从而使催化剂的??利用率高。但其缺点也尤为明显，由于催化剂的流态化导致颗粒间碰撞频繁损耗??速度加快，对催化剂的强度提出了较高要求且由于结构的复杂更换较为困难。此??夕卜，由于催化剂颗粒的堆填也造成了压降过大的问题。??为克服上述缺点，Ｊｏｎｅｓ做了相应改进，如图１－２所示［９］，将催化剂颗粒装入??精馏塔构件当中，然后再将构件按一定间距平行安装于塔内。此外，催化剂还可??放置于精馏塔降液管内，如图１－３所示［１３］。为了使催化剂更换更加便捷，还可将??精馏塔降液管置于塔外，如图１－４所示［１４】。尽管上述几种装填方式都做了改进，??但其单位体积内催化剂的装填量过少，当反应体系对物料停留时间提出要求时，??塔板式填料则难以满足要求。??
ｐ??图１－３催化剂放置于降液管中?图１－４将装有催化剂的降液管装在塔外??１．１．２填充床式??该种催化剂装填方式借鉴了精馏塔中传统规整填料的制作方式，将催化剂以??特定的方式制成较为规整的填料状，然后装填入塔。此时，催化填料不仅具有催??化剂的催化作用，还为气液传质提供有效的传质表面。根据催化填料单体的制作??方法及形状，可将其大致划分为以下几种类型：??１．１．２．１捆扎包式催化填料??该种催化填料是将催化剂颗粒装入一系列的“袋状”结构中，该结构的材质??可根据反应体系的不同进行选择，通常有合成纤维布、玻璃纤维及金属丝网等材??质，然后将“袋状”结构与波纹丝网卷成圆柱状并规则的摆放至催化精馏塔的反??应段内
【参考文献】：
期刊论文
[1]计算流体动力学（CFD）在化工领域的应用[J]. 魏新利,李慧,张军. 化工时刊. 2006(02)
[2]旋风分离器流场的数值计算方法研究[J]. 魏新利,张海红,王定标. 郑州大学学报(工学版). 2005(01)
[3]循环流化床多组分颗粒气固两相流动模型和数值模拟[J]. 刘阳,陆慧林,刘文铁,赵云华. 化工学报. 2003(08)
[4]CFD通用软件综述[J]. 姚征,陈康民. 上海理工大学学报. 2002(02)
[5]喷雾干燥过程的CFD模型[J]. 吴中华,刘相东. 中国农业大学学报. 2002(02)
[6]规整填料塔的设计计算模型[J]. 白鹏,刘建新,王世昌. 化工机械. 2001(04)
[7]计算流体力学（CFD）在化学工程中的应用[J]. 尹晔东,王运东,费维扬. 石化技术. 2000(03)
[8]旋风分离器内三维两相流场的数值模拟[J]. 林玮,王乃宁. 动力工程. 1999(01)
[9]新型催化精馏塔流体力学特性研究[J]. 盖旭东,金涌,汪展文. 化学工程. 1999(01)
[10]催化精馏进展[J]. 许锡恩,李家玲,刘铁涌. 石油化工. 1989(09)
硕士论文
[1]Mellapk 250Y型规整填料内流体力学模拟[D]. 桂恬玥.北京化工大学 2012
本文编号：3384542
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