鼓泡塔气液同轴喷射分布器的研究

发布时间：2022-10-03 16:13

　　鼓泡塔（浆态床）反应器是一种常见的气液接触与反应设备,结构简单、无运动部件、混合与传递效率高,广泛应用于重油加氢、对苯二甲酸液相氧化、费托合成等领域。气体分布器是鼓泡塔反应器中最重要的内构件,其功能是实现气体均布和强化气液传质,决定着气泡的初始大小、气含率分布和多相混合特性。对于大型浆态床而言,分布器的设计需要同时考虑气体均布、气液传质和防止堵塞三个方面的要求,文献中关于分布器的设计往往只考虑前面两点要求,在实际工业中,为了防止堵塞,一般采用增大气体分布器孔口直径的措施来减缓结疤的影响,而这又导致气泡直径增大,不利于气液传质。对此,本文提出了一种气液同轴喷射分布器,主要思路是,将气、液物料通过大孔径同轴喷嘴高速射流进入反应器,利用液体动能打碎气泡,强化气液传质。此举可以兼顾孔口防堵与气液传质的要求,又可实现气体与液体的均匀分布。本文内容主要包括以下几个方面:1.气液同轴喷射鼓泡塔的实验研究对内径为183毫米的鼓泡塔进行冷模实验研究,通过床层塌落法和动态气体逸出法测量了全塔平均气含率和大小气泡比例,对比了气液同轴喷射进料和气体单独喷射进料情况下的全塔平均气含率、大小气泡相含率比例、气泡索... 

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【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
符号说明
绪论
1 文献综述
    1.1 鼓泡塔反应器的实验研究
        1.1.1 流型划分
        1.1.2 气含率
        1.1.3 气泡特性
    1.2 鼓泡塔分布器
        1.2.1 气体分布器的分类
        1.2.2 气体分布器影响区
        1.2.3 气体分布器对鼓泡塔内流动的影响
        1.2.4 气体分布器的设计
        1.2.5 液体分布器
    1.3 鼓泡塔反应器的CFD模拟
        1.3.1 模型综述
        1.3.2 研究现状
            1.3.2.1 鼓泡塔分布器模拟研究现状
            1.3.2.2 初始气泡尺寸模拟研究现状
    1.4 课题的提出及研究思路
2 气液同轴喷射鼓泡塔的实验研究
    2.1 实验装置
        2.1.1 反应器主体
        2.1.2 气路和水路系统
        2.1.3 测量系统
    2.2 测量方法
        2.2.1 床层塌落法
        2.2.2 动态气体逸出法
    2.3 实验方法及步骤
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 全塔平均气含率
        2.4.2 大小气泡相含率比例
        2.4.3 气泡索特平均直径
        2.4.4 气液接触总面积
    2.5 本章小结
3 气液同轴喷嘴的CFD模拟
    3.1 模拟方法
        3.1.1 控制方程
        3.1.2 湍流模型
    3.2 模拟对象、求解策略和数据处理
        3.2.1 模拟对象
        3.2.2 数值方法
        3.2.3 初始及边界条件
        3.2.4 气泡尺寸计算方法
        3.2.5 网格无关性分析
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 气泡尺寸模拟值与关联式对比
        3.3.2 喷嘴的影响
        3.3.3 液体进料的影响
    3.4 本章小结
4 大型气液同轴喷射分布器的设计与CFD模拟
    4.1 分布器设计
        4.1.1 分布器构型设计
        4.1.2 进料管直径和个数
        4.1.3 气液同轴喷嘴设计
        4.1.4 喷射速度与喷嘴数目
        4.1.5 分布环管数目和分布环管直径
        4.1.6 气液分布器相对布局
        4.1.7 气、液下喷嘴
    4.2 CFD模拟方法
        4.2.1 控制方程
        4.2.2 湍流方程
    4.3 模拟方法与参数设定
        4.3.1 模拟对象和网格划分
        4.3.2 数值方法
        4.3.3 初始及边界条件
        4.3.4 网格无关性分析
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 分布均匀程度
        4.4.2 采用变分布管管径
        4.4.3 载荷变化的影响
    4.5 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]喷射型环流反应器中气含率和液速的分布[J]. 卢浩然,高用祥,成有为,王丽军,李希.  高校化学工程学报. 2017(05)
[2]气液鼓泡塔流体力学研究进展[J]. 李希,李兆奇,管小平,王丽军,成有为.  高校化学工程学报. 2015(04)
[3]用独创技术破解原油劣质化难题[J]. 王旸,石科言,许帆婷.  中国石化. 2011(09)
[4]大孔径高气速单孔气泡形成[J]. 沈雪松,沈春银,李光,戴干策.  化工学报. 2008(09)
[5]中国煤炭液化技术发展前景[J]. 张玉卓.  煤炭科学技术. 2006(01)
[6]Direct Dimethyl Ether Synthesis[J]. Takashi Ogawa,Norio Inoue,Tutomu Shikada,Yotaro Ohno.  Journal of Natural Gas Chemistry. 2003(04)
[7]操作变量对大型浆态床反应器流体力学特性的影响[J]. 门卓武,阙国和,Bechkish Arsam and Bedie I.Morsi.  化工学报. 2002(01)
[8]流化床多管式气流分布器的研究 （Ⅱ）分布器设计参数的确定[J]. 金涌,俞芷青,孙竹范,彭秉璞.  化工学报. 1984(03)

博士论文
[1]列管型鼓泡塔中流动发展规律的研究[D]. 李兆奇.浙江大学 2015
[2]大型鼓泡塔中布气方式与列管内构件对流动的影响研究[D]. 管小平.浙江大学 2015

硕士论文
[1]悬浮床加氢环流反应器及其分布器的数值模拟[D]. 白飞.中国石油大学(华东) 2015
[2]带有列管束的鼓泡塔反应器传热规律研究[D]. 李红波.浙江大学 2011



本文编号：3684386