【摘要】：費托合成鐵基催化劑的實驗室小試評價裝置為攪拌釜式漿態(tài)床反應器,釜內(nèi)多相流動狀態(tài)復雜。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,影響了催化劑反應性能的平行性和重復性。為解決攪拌釜相分散的問題,冷態(tài)實驗以費托合成輕柴油-空氣為實驗介質(zhì),分別采用高速攝像法、光纖探針法考察不同內(nèi)構(gòu)件結(jié)構(gòu)、表觀氣速、攪拌轉(zhuǎn)速等對攪拌釜內(nèi)相分散的影響,并對攪拌釜內(nèi)的流場分布進行了計算流體力學(CFD)數(shù)值模擬,設計了熱態(tài)實驗裝置的新型相分散結(jié)構(gòu),進行費托合成鐵基催化劑反應性能的驗證對比。具體工作及主要結(jié)果如下:(1)參照熱態(tài)實驗裝置等比例設計冷態(tài)實驗裝置,采用高速攝像法詳細研究了擋板、氣體分布器、攪拌槳等內(nèi)構(gòu)件以及攪拌轉(zhuǎn)速對氣含率、氣泡尺寸分布的影響。冷態(tài)實驗結(jié)果表明:在高速攪拌下,流體被快速甩到邊壁,擋板形成流場擾流作用,流體沿擋板向上向下流動,形成兩個分散中心;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;通過改造底部進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題。(2)采用化學腐蝕法制備了光纖探針,對不同表觀氣速、攪拌轉(zhuǎn)速及氣體分布器條件下的攪拌釜內(nèi)氣含率進行了測量,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;當攪拌轉(zhuǎn)速達到一定值時,局部氣含率不再增大;改進入口氣體分布器型式對氣相均勻分布的作用明顯;(3)基于Euler-Euler雙流體模型和標準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運動,對攪拌釜內(nèi)的流場分布進行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)設計兩種新型熱態(tài)實驗的攪拌釜催化劑評價裝置,并在該新型攪拌釜內(nèi)進行了費托合成鐵基催化劑反應性能的長周期測試。結(jié)果表明,新型相分散結(jié)構(gòu)的費托合成反應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實驗裝置逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．１邋Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ邋ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ逡逑實驗室攪拌釜式漿態(tài)床反應器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖２．１所示，本章需要針對以逡逑下問題進行冷態(tài)實驗研究：逡逑（１）

Ｇａｓ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ逡逑Ｓｔｉｒｒｅｄ邋ｔａｎｋ逡逑圖２．１實驗裝置逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．１邋Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ邋ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ逡逑實驗室攪拌釜式漿態(tài)床反應器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖２．１所示，，本章需要針對以逡逑下問題進行冷態(tài)實驗研究：逡逑（１）
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院過程工程研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ529.2;TQ426

【參考文獻】

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本文編號：2664244