绕管式固定床反应器压力降性能研究

发布时间：2023-05-06 20:03

　　固定床反应器是一种在设备内部加入催化颗粒形成催化床层,流体流过催化床层的过程中与催化颗粒或直接参与化学反应的反应物相接触,实现气-固相或液-固相反应的装置。固定床反应器最主要的特点就是在工作过程中,催化颗粒保持接近于静止的状态。针对目前高浓度有机废气的处理存在的难题,提出了一种废气处理流程,该流程可以实时控制反应器内的温度和充分利用废气处理时释放的反应热。为了满足该套流程中的核心设备进行大通量换热的要求,利用装置通过多流股的换热和绕管式结构的设计设计思想,提出了一种绕管式固定床反应器。固定床反应器内流体流过催化床层时会产生能量损失,这部分能量损失通过入口、出口处流体的压力降可以得到直观的反映。为了防止流体在流动过程中由于动力不足导致反应器的连续工作被迫停止的情况发生,需要在整个流程之初对气体进行增压,而气体增压过程势必会耗费一部分能量,这部分能量的来源需要投入相应的经济成本。流体流过管道以及催化床层产生的压力降越大,相应的经济成本也就越高。因此在流程设计之前有必要对固定床反应器压力降变化的影响因素及它们之间的对应关系进行研究,最终实现降低固定床反应器压力降以及对整个固定床反应器压力降性...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 固定床反应器种类和结构
        1.2.1 绝热式固定床反应器
        1.2.2 换热式固定床反应器
    1.3 固定床反应器的研究现状
        1.3.1 固定床反应器的实验研究
        1.3.2 固定床反应器的CFD模拟研究进展
        1.3.3 固定床反应器压力降的研究进展
    1.4 本文的主要研究内容
2 流程及核心装置设计
    2.1 工艺流程设计
    2.2 核心装置设计
        2.2.1 设计思路
        2.2.2 设计过程
    2.3 本章小结
3 气固两相流模拟
    3.1 研究方法
    3.2 数值模拟模型
        3.2.1 控制方程及DEM数学模型
        3.2.2 湍流模型与多相流模型
        3.2.3 相间曳力作用
        3.2.4 计算方法与边界条件
        3.2.5 网格的生成与无关性分析
        3.2.6 模型验证
    3.3 数值模拟准备工作
    3.4 球形颗粒填充床层
        3.4.1 固定床反应器床层建立
        3.4.2 固定床反应器内流场分析
        3.4.3 固定床反应器床层压力降
    3.5 非球形颗粒填充床层
        3.5.1 常规非球形颗粒
        3.5.2 开孔非球形颗粒
    3.6 本章小结
4 压力降性能实验
    4.1 实验台搭建
    4.2 管程压力降
    4.3 壳程压力降
        4.3.1 理论计算
        4.3.2 实验设计
        4.3.3 球形颗粒床层压力降
        4.3.4 非球形颗粒床层压力降
    4.4 本章小结
5 结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
谢辞



本文编号：3809535