【摘要】：費(fèi)托合成鐵基催化劑的實(shí)驗(yàn)室小試評(píng)價(jià)裝置為攪拌釜式漿態(tài)床反應(yīng)器,釜內(nèi)多相流動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜。攪拌釜的入塔表觀氣速較小,受釜結(jié)構(gòu)限制,釜底部的固含率較高,且分散不均勻。通過(guò)優(yōu)化內(nèi)構(gòu)件及操作條件,均不能大幅提升釜底的相分散效果,影響了催化劑反應(yīng)性能的平行性和重復(fù)性。為解決攪拌釜相分散的問(wèn)題,冷態(tài)實(shí)驗(yàn)以費(fèi)托合成輕柴油-空氣為實(shí)驗(yàn)介質(zhì),分別采用高速攝像法、光纖探針?lè)ǹ疾觳煌瑑?nèi)構(gòu)件結(jié)構(gòu)、表觀氣速、攪拌轉(zhuǎn)速等對(duì)攪拌釜內(nèi)相分散的影響,并對(duì)攪拌釜內(nèi)的流場(chǎng)分布進(jìn)行了計(jì)算流體力學(xué)(CFD)數(shù)值模擬,設(shè)計(jì)了熱態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置的新型相分散結(jié)構(gòu),進(jìn)行費(fèi)托合成鐵基催化劑反應(yīng)性能的驗(yàn)證對(duì)比。具體工作及主要結(jié)果如下:(1)參照熱態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置等比例設(shè)計(jì)冷態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置,采用高速攝像法詳細(xì)研究了擋板、氣體分布器、攪拌槳等內(nèi)構(gòu)件以及攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)氣含率、氣泡尺寸分布的影響。冷態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在高速攪拌下,流體被快速甩到邊壁,擋板形成流場(chǎng)擾流作用,流體沿?fù)醢逑蛏舷蛳铝鲃?dòng),形成兩個(gè)分散中心;加入催化劑后,擋板前后未發(fā)現(xiàn)催化劑沉積,但攪拌釜底部存在一定數(shù)量的催化劑沉積,并隨著催化劑的增加,沉積的量逐漸增加;分布器的結(jié)構(gòu)形式對(duì)相分散影響較大,燒結(jié)金屬型分布器的相分散效果最好;通過(guò)改造底部進(jìn)氣方式及分布器形式,可以很好的解決氣體分布及催化劑分散問(wèn)題。(2)采用化學(xué)腐蝕法制備了光纖探針,對(duì)不同表觀氣速、攪拌轉(zhuǎn)速及氣體分布器條件下的攪拌釜內(nèi)氣含率進(jìn)行了測(cè)量,考察攪拌釜內(nèi)軸向、徑向的局部氣含率的分布。結(jié)果表明:攪拌釜內(nèi)的局部氣含率隨著表觀氣速和攪拌轉(zhuǎn)速的增大而增大;當(dāng)攪拌轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí),局部氣含率不再增大;改進(jìn)入口氣體分布器型式對(duì)氣相均勻分布的作用明顯;(3)基于Euler-Euler雙流體模型和標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型,并將多重參考系(MRF)的方法用于描述旋轉(zhuǎn)葉輪與固定擋板之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),對(duì)攪拌釜內(nèi)的流場(chǎng)分布進(jìn)行CFD數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明,改變攪拌釜的結(jié)構(gòu)型式可有效改善釜底的相分散。(4)設(shè)計(jì)兩種新型熱態(tài)實(shí)驗(yàn)的攪拌釜催化劑評(píng)價(jià)裝置,并在該新型攪拌釜內(nèi)進(jìn)行了費(fèi)托合成鐵基催化劑反應(yīng)性能的長(zhǎng)周期測(cè)試。結(jié)果表明,新型相分散結(jié)構(gòu)的費(fèi)托合成反應(yīng)性能的平行性基本一致,催化劑的穩(wěn)定性得到有效提高,產(chǎn)物選擇性差異較小。
【圖文】：

圖２．１實(shí)驗(yàn)裝置逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．１邋Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ邋ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ逡逑實(shí)驗(yàn)室攪拌釜式漿態(tài)床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖２．１所示，本章需要針對(duì)以逡逑下問(wèn)題進(jìn)行冷態(tài)實(shí)驗(yàn)研究：逡逑（１）

Ｇａｓ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ逡逑Ｓｔｉｒｒｅｄ邋ｔａｎｋ逡逑圖２．１實(shí)驗(yàn)裝置逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．１邋Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ邋ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ逡逑實(shí)驗(yàn)室攪拌釜式漿態(tài)床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖２．１所示，，本章需要針對(duì)以逡逑下問(wèn)題進(jìn)行冷態(tài)實(shí)驗(yàn)研究：逡逑（１）
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ529.2;TQ426

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2664244