絡(luò)合鐵法脫硫作為一種綠色高效的天然氣凈化工藝,在處理小規(guī)模中低潛硫含量的酸氣方面表現(xiàn)優(yōu)異,該工藝中環(huán)流式反應(yīng)器以其低能耗和高傳質(zhì)效率在CO2捕集、石油化工、生物發(fā)酵和污水處理等方面有著廣泛應(yīng)用。本論文主要以CFD模擬為研究手段,以環(huán)流反應(yīng)器為研究對象,主要分析氣液兩相流場特性及影響因素,并進(jìn)一步研究氣泡行為、分析傳質(zhì)區(qū)域及傳質(zhì)效率,最后探究氣液固三相流場分布、傳質(zhì)特性和反應(yīng)特性。根據(jù)現(xiàn)場裝置數(shù)據(jù)和Aspen模擬數(shù)據(jù),建立了環(huán)流反應(yīng)器三維物理模型,獲得基于現(xiàn)場反應(yīng)器結(jié)構(gòu)尺寸的反應(yīng)停留時間為0.1h,滿足循環(huán)效果的液相循環(huán)速度為1.0440m/s。通過引入Eulerian多相流模型、標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型描述氣液湍流運動并考慮虛擬質(zhì)量力和曳力影響,建立環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)氣液兩相流動數(shù)值模擬模型,進(jìn)行高質(zhì)量網(wǎng)格劃分和求解算法優(yōu)化。研究了操作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對氣含率和液相循環(huán)速度的影響情況,得到雙氣流自循環(huán)流場,結(jié)果表明反應(yīng)器內(nèi)流場分布均勻且存在明顯的區(qū)域差異,在徑向和軸向存在“粘滯”效應(yīng)和“斷點”現(xiàn)象,得到滿足循環(huán)效果的操作參數(shù):空氣表觀氣速為0.8668 m/s和結(jié)構(gòu)參數(shù):導(dǎo)流筒直徑為1.1 m和高度為4...

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 背景及意義
    1.2 絡(luò)合鐵法脫硫原理
    1.3 脫硫反應(yīng)器研究現(xiàn)狀
        1.3.1 氣升式環(huán)流反應(yīng)器簡介
        1.3.2 氣升式環(huán)流反應(yīng)器的特性參數(shù)及影響因素
        1.3.3 氣升式環(huán)流反應(yīng)器應(yīng)用
    1.4 研究內(nèi)容、方法及思路
        1.4.1 研究內(nèi)容
        1.4.2 創(chuàng)新點
        1.4.3 研究方法
        1.4.4 研究思路
第2章 環(huán)流反應(yīng)器氣液兩相流動的數(shù)值模擬
    2.1 絡(luò)合鐵法脫硫工藝流程和運行參數(shù)
        2.1.1 絡(luò)合鐵法脫硫工藝流程
        2.1.2 環(huán)流反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)
        2.1.3 環(huán)流反應(yīng)器操作參數(shù)
    2.2 氣液兩相流動數(shù)值模擬模型
        2.2.1 流體力學(xué)基本方程
        2.2.2 多相流模型
        2.2.3 湍流模型
        2.2.4 相間作用力
    2.3 模型及計算設(shè)置
        2.3.1 物理模型
        2.3.2 網(wǎng)格模型及驗證
        2.3.3 邊界條件和計算設(shè)置
    2.4 計算結(jié)果與分析
        2.4.1 反應(yīng)器內(nèi)流場分布
        2.4.2 混合物密度影響
        2.4.3 空氣表觀氣速影響
        2.4.4 導(dǎo)流筒直徑影響
        2.4.5 導(dǎo)流筒高度影響
    2.5 小結(jié)
第3章 反應(yīng)器內(nèi)氣泡行為特征的模擬研究
    3.1 氣泡行為的數(shù)值模型
        3.1.1 群體平衡模型
        3.1.2 氣泡聚并與破碎模型
    3.2 模型及計算設(shè)置
    3.3 計算結(jié)果與分析
        3.3.1 氣泡尺寸分布
        3.3.2 氣泡界面濃度分布
        3.3.3 空氣表觀氣速影響
    3.4 小結(jié)
第4章 反應(yīng)器內(nèi)傳質(zhì)與反應(yīng)特性研究
    4.1 化學(xué)反應(yīng)數(shù)值模擬模型
        4.1.1 組分輸運模型
        4.1.2 相間傳質(zhì)
    4.2 模型及計算設(shè)置
        4.2.1 網(wǎng)格模型
        4.2.2 邊界條件和計算設(shè)置
    4.3 計算結(jié)果與分析
        4.3.1 反應(yīng)器內(nèi)流場分布
        4.3.2 反應(yīng)器內(nèi)組分濃度分布
        4.3.3 液相體積傳質(zhì)速率
        4.3.4 液相氧化還原反應(yīng)速率
    4.4 小結(jié)
第5章 結(jié)論及建議
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文



本文編號：3860789