生物质热解液沸腾床反应器内置旋流器研究
发布时间：2021-08-19 23:39
利用沸腾床对生物质热解液加氢制备生物质汽柴油是当前最优的取代原油的技术途径。沸腾床内置轴向旋流器可实现催化剂的分离和活性恢复,开展内置旋流器的研究对反应器的开发具有重要的指导意义。通过理论计算建立颗粒的自转模型和耦合离心力模型,利用计算流体力学技术、粒子示踪和高速摄像技术研究溢流管结构对颗粒自公转的影响,通过活化实验研究溢流管插入深度对活化性能的影响,将颗粒的自公转同催化剂的分离与活化关联,证实了优化旋流器结构和操作工况对催化剂分离和活性的提升作用。结果表明,进口流量Q的减小,溢流管插入深度hc的增加,溢流管锥角αc的减小和溢流管直径D2的增大都会使分离效率提高。hc=335 mm,D2=75 mm的圆柱型溢流管结构为最佳,此时旋流器具有最高的分离效率,能分离大于240μm的氧化铝颗粒。Q的增大及hc的减小使得颗粒公转速度增加,Q及hc的增大使得颗粒自转速度增加。Q=0.22 m3/h时,在hc=335 mm的旋流器中示踪颗粒的自转速度最高达14.79 rad/s。增加Q和hc对脱附效率的提升具有促进作用。在含愈创木酚或十六烷的催化剂中,随着hc的增加,油相附着物的含量下降,脱除效率增...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２旋流器中速度场分布??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｖｅｌｏｃｉｔｙ?ｆｉｅｌｄ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｃｙｃｌｏｎｅ??
使旋流器达到高效分离与活化的效果，??实现沸腾床反应器装备技术的革新。??１．７研宄内容??内置旋流器结构参数??湍流动力学??１????｜?颗ｙ运，学?丨?｜?—??数学模型?旋流场ＣＦＤ模拟?髙速摄像实验?催化剂活化实验??推导旋流场中於：＇?速度场分布?於研宄旋流器分於丨验证颗粒旋流自??：颗粒自转纏Ｙ?猶嫌迹?Ｙ?Ｕ转＿化剂活性??ｆ合禺心力模型?分离效率?自转运动?ｊ的提升??▲?????Ｉ??验延ｆ?Ｉ??结构优化??图１．３研宄内容??Ｆｉｇ．?１．３?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｃｏｎｔｅｎｔ??开发一种适用于沸腾床的内置旋流分离器，借助催化剂在旋流器中产生的公转与自??转的耦合，在反应器内完成吸附在催化剂上的结焦前驱物的脱除，从而在反应器内部实??现再生活化，增长催化剂的使用时间，提高沸腾床运行时间，并同时实现催化剂的高效??分离。如图１．３所示，通过催化剂自转活化实验、ＣＴＤ数值模拟、高速摄像测试手段研??究旋流场对催化剂旋流自转活化的作用机制，提升自转与公转耦合对旋流场中颗粒孔道??及表面石油类物质的迁移的影响的认知；同时研宄操作参数和作为分离内构件的溢流管??结构对于旋流场的流场特性的构－效关系，提升对旋流分离内件中连续相和分散相运动??
华东理工大学硕士学位论文?第１５页??ａ?ＪＥａｚＥＡ?（２？５）??＊?４（ｒｖ?＋?＾）?＾?Ｊ??＂，??—??图２．１流场中微型球体的自转分析??Ｆｉｇ．?２．１?Ａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ｓｅｌｆ－ｒｏｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ?ｉｎ?ｆｌｏｗ??当球体的直径较小，即小于最小流体微球时，可将微型球体视为一个质点，由此可??以得到非旋流场中的微型球体的自转速度公式下式：??ｚ?４（ｒ＋Ｊ）?２ｄ｛２ｒｓ）?２?１?｝??式（２－６）中，Ｖ代表流体在微球所在位置处的速度梯度。??从式（２－５）和（２－６）可以得知，微型粒子的自转速率与其所在区域的速度梯度成正比。??而在旋流场中，微型球体主要由于流体切向速度不均匀而产生自转，而切向速度主要沿??旋流器的径向变化，即球体的自转速率与切速度在半径上的变化成正比。旋流器中切速??度的梯度较大区域为边界层。??２．２旋流场中颗粒自转与公转间的关系??目前，学者通过研究发现旋流器中切速度％的经验公式：??Ｕｇ?＝?ＯＵ?（，－）＇＇?（２－７）??ｒ??Ｕ，＂：?ｃｐｌ｝ＲｎＨ?（２＿８）??其中，０代表速度降低系数，ｔ／代表旋流器入口处的流体均速，〃代表经验指数。??流场为自由涡或强制涡时，《分别取值１和－１。??而相比于线速度，角速度更能代表某一平面上的旋转运动规律，因此将各点的切向??
【参考文献】：
期刊论文
[1]BP：世界正走向不可持续之路[J]. 卢凯瑞. 中国石油石化. 2019(16)
[2]木质素及其模型化合物热解研究进展[J]. 王海英,韩洪晶,宋华,孙恩浩,张亚男,陈彦广,赵宏志,李金鑫,康越. 化工进展. 2019(07)
[3]愈创木酚催化氢解制取苯酚研究进展[J]. 王荀,吕永康. 现代化工. 2019(04)
[4]水力旋流器研究现状及其在煤化工废水处理中的应用前景[J]. 隋元伟,贾广如,许高洁,董强,宁朋歌,曹宏斌. 过程工程学报. 2019(02)
[5]劣质重油沸腾床加氢技术现状及研究进展[J]. 辛靖,高杨,张海洪. 无机盐工业. 2018(06)
[6]水热处理对体相加氢催化剂物化性质和活性的影响[J]. 王海涛,徐学军,刘东香,冯小萍,王继锋. 现代化工. 2018(02)
[7]以农业废弃物为原料的生物质热解液的理化特性[J]. 崔晓宇,李铉军,刘芳芳,张先,李范洙. 吉林农业大学学报. 2017(05)
[8]沸腾床-固定床组合渣油加氢处理技术研究[J]. 杨涛,刘建锟,耿新国. 炼油技术与工程. 2015(05)
[9]SCR脱硝催化剂再生技术试验研究[J]. 张发捷,张强,程广文,徐晓涛. 热力发电. 2015(03)
[10]生物质热解油的特性及精制[J]. 桑小义,李会峰,李明丰,李大东. 石油学报(石油加工). 2015(01)
博士论文
[1]旋流场中颗粒高速自转研究及应用[D]. 黄渊.华东理工大学 2017
[2]生物质催化热解中催化剂积炭与再生特性研究[D]. 邵珊珊.东南大学 2016
硕士论文
[1]多孔介质中油类污染物搅拌脱附研究[D]. 张胜兵.华东理工大学 2016
[2]高固含率下沸腾床反应器的流体力学行为及关键模型参数的研究[D]. 石岩.华东理工大学 2015
[3]新型导叶式水力旋流器设计与结构优选[D]. 宋民航.东北石油大学 2013
本文编号：3352358
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２旋流器中速度场分布??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｖｅｌｏｃｉｔｙ?ｆｉｅｌｄ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｃｙｃｌｏｎｅ??
使旋流器达到高效分离与活化的效果，??实现沸腾床反应器装备技术的革新。??１．７研宄内容??内置旋流器结构参数??湍流动力学??１????｜?颗ｙ运，学?丨?｜?—??数学模型?旋流场ＣＦＤ模拟?髙速摄像实验?催化剂活化实验??推导旋流场中於：＇?速度场分布?於研宄旋流器分於丨验证颗粒旋流自??：颗粒自转纏Ｙ?猶嫌迹?Ｙ?Ｕ转＿化剂活性??ｆ合禺心力模型?分离效率?自转运动?ｊ的提升??▲?????Ｉ??验延ｆ?Ｉ??结构优化??图１．３研宄内容??Ｆｉｇ．?１．３?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｃｏｎｔｅｎｔ??开发一种适用于沸腾床的内置旋流分离器，借助催化剂在旋流器中产生的公转与自??转的耦合，在反应器内完成吸附在催化剂上的结焦前驱物的脱除，从而在反应器内部实??现再生活化，增长催化剂的使用时间，提高沸腾床运行时间，并同时实现催化剂的高效??分离。如图１．３所示，通过催化剂自转活化实验、ＣＴＤ数值模拟、高速摄像测试手段研??究旋流场对催化剂旋流自转活化的作用机制，提升自转与公转耦合对旋流场中颗粒孔道??及表面石油类物质的迁移的影响的认知；同时研宄操作参数和作为分离内构件的溢流管??结构对于旋流场的流场特性的构－效关系，提升对旋流分离内件中连续相和分散相运动??
华东理工大学硕士学位论文?第１５页??ａ?ＪＥａｚＥＡ?（２？５）??＊?４（ｒｖ?＋?＾）?＾?Ｊ??＂，??—??图２．１流场中微型球体的自转分析??Ｆｉｇ．?２．１?Ａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ｓｅｌｆ－ｒｏｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ?ｉｎ?ｆｌｏｗ??当球体的直径较小，即小于最小流体微球时，可将微型球体视为一个质点，由此可??以得到非旋流场中的微型球体的自转速度公式下式：??ｚ?４（ｒ＋Ｊ）?２ｄ｛２ｒｓ）?２?１?｝??式（２－６）中，Ｖ代表流体在微球所在位置处的速度梯度。??从式（２－５）和（２－６）可以得知，微型粒子的自转速率与其所在区域的速度梯度成正比。??而在旋流场中，微型球体主要由于流体切向速度不均匀而产生自转，而切向速度主要沿??旋流器的径向变化，即球体的自转速率与切速度在半径上的变化成正比。旋流器中切速??度的梯度较大区域为边界层。??２．２旋流场中颗粒自转与公转间的关系??目前，学者通过研究发现旋流器中切速度％的经验公式：??Ｕｇ?＝?ＯＵ?（，－）＇＇?（２－７）??ｒ??Ｕ，＂：?ｃｐｌ｝ＲｎＨ?（２＿８）??其中，０代表速度降低系数，ｔ／代表旋流器入口处的流体均速，〃代表经验指数。??流场为自由涡或强制涡时，《分别取值１和－１。??而相比于线速度，角速度更能代表某一平面上的旋转运动规律，因此将各点的切向??
【参考文献】：
期刊论文
[1]BP：世界正走向不可持续之路[J]. 卢凯瑞. 中国石油石化. 2019(16)
[2]木质素及其模型化合物热解研究进展[J]. 王海英,韩洪晶,宋华,孙恩浩,张亚男,陈彦广,赵宏志,李金鑫,康越. 化工进展. 2019(07)
[3]愈创木酚催化氢解制取苯酚研究进展[J]. 王荀,吕永康. 现代化工. 2019(04)
[4]水力旋流器研究现状及其在煤化工废水处理中的应用前景[J]. 隋元伟,贾广如,许高洁,董强,宁朋歌,曹宏斌. 过程工程学报. 2019(02)
[5]劣质重油沸腾床加氢技术现状及研究进展[J]. 辛靖,高杨,张海洪. 无机盐工业. 2018(06)
[6]水热处理对体相加氢催化剂物化性质和活性的影响[J]. 王海涛,徐学军,刘东香,冯小萍,王继锋. 现代化工. 2018(02)
[7]以农业废弃物为原料的生物质热解液的理化特性[J]. 崔晓宇,李铉军,刘芳芳,张先,李范洙. 吉林农业大学学报. 2017(05)
[8]沸腾床-固定床组合渣油加氢处理技术研究[J]. 杨涛,刘建锟,耿新国. 炼油技术与工程. 2015(05)
[9]SCR脱硝催化剂再生技术试验研究[J]. 张发捷,张强,程广文,徐晓涛. 热力发电. 2015(03)
[10]生物质热解油的特性及精制[J]. 桑小义,李会峰,李明丰,李大东. 石油学报(石油加工). 2015(01)
博士论文
[1]旋流场中颗粒高速自转研究及应用[D]. 黄渊.华东理工大学 2017
[2]生物质催化热解中催化剂积炭与再生特性研究[D]. 邵珊珊.东南大学 2016
硕士论文
[1]多孔介质中油类污染物搅拌脱附研究[D]. 张胜兵.华东理工大学 2016
[2]高固含率下沸腾床反应器的流体力学行为及关键模型参数的研究[D]. 石岩.华东理工大学 2015
[3]新型导叶式水力旋流器设计与结构优选[D]. 宋民航.东北石油大学 2013
本文编号：3352358
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