用于电石生产新型反应器的开发及流动性能研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:donnastinsbt
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随着我国经济的快速发展,我国对电石的需求越来越大,然而传统的电石生产工艺和设备耗能极大且产量较低,我国贫油富煤的基本能源结构,鉴于此,探索新型反应器对煤液化制取电石将成为解决我国能源短缺的一条重要途径。根据刘振宇等人提出的电石生产新工艺,本文构想了淤浆鼓泡床反应器和气流床反应器两种反应器进行研究,为下一步的开发提供基础依据和参考。首先,以空气为气相、自来水为液相、氯化聚氯乙烯(CPVC)颗粒为固相在床高为1500mm、床径为150mm的淤浆鼓泡床反应器内进行了冷模实验。其中,自来水代替高温下液态CaC2,CPVC颗粒代替CaO颗粒。主要研究了包括表观气速、静液高度、进料量、内构件对诸如全床层平均气含率、床层局部平均气含率、大小气泡分布和固含率轴向分布等参数的影响。结果表明:(1)全床层平均气含率随表观气速的增加而增加,静液高度H=0.6m时有最大的全床层平均气含率;当有内构件时,全床层平均气含率较无内构件高。(2)表观气速增加时床层局部平均气含率随气速的增加而增加。对本实验中当静液高度H=0.8m时床层局部平均气含率最高。对开孔率相同、孔径不同的内构件,在床层较低部位处,开孔直径越大,床层局部平均气含率越高;有内部构件时床层局部平均气含率较无内构件时高,固体颗粒的加入减少了局部平均气含率。(3)在相同的表观气速下,对实验中的不同的静液高度,沿床层轴向局部平均气含率先增加再减小,在H=0.6m处达到最大值(4)随着表观气速的增加,小气泡含量逐渐增加,大气泡含量逐渐减小;随着静液高度的增加,大气泡含量均是先增大后减小;有内构件时床层中小气泡含量的相对较高,内构件孔径越小,小气泡含量越高。(5)在一定范围内,固相含率在反应器轴向分布随表观气速增大趋于均匀。固体进料量越小,则固含率沿轴向分布越均匀;固体进料量越大,则固含率沿反应器轴向分布梯度越大。其次,在直径为0.2m,高为1.3m的气流床反应器内,以空气为气相,用氯化聚氯乙烯来代替炭粉,磷酸钙来代替氧化钙粉末,在进气速度为29.17143.75m/s和在进料速度为019.83kg/h下,对床层内压降、局部气速的分布和颗粒浓度的轴向及径向分布做了实验测定。结果表明:(1)在单相气体流动下,床层压降随着喷射气速的增大而减小;在气固两相情况下,床层压降随着喷气速度的增大而增大,当固体颗粒进料速度增大时,床层的压降变小。(2)床层局部气速沿反应器轴向的分布随着喷气速度的增大而减小,并在轴向位置H=0.90m时局部气速达到最小;在同一气速下,床层局部气速沿反应器径向分布随着r/R的增加而减小,在三个区域内其局部气速的径向分布都很均匀。(3)反应器内不同轴向位置的固体颗粒浓度在较低气速时,较低轴向位置的颗粒浓度分布较均匀,随着轴向位置的增加,固体颗粒浓度在减少,当气速Ug>68.8m/s时,固体颗粒浓度沿轴向位置先增大后减小,且固体颗粒浓度在H=0.4m时达到最大。(4)反应器内固体颗粒浓度在其径向上的分布随着气速的增大而减小。固体颗粒浓度在床层中心处达到最小,而在床层壁面处固体颗粒浓度最大。在反应区、过渡区和预热区,都有相同这样一个趋势。(5)反应器内不同轴向位置的固体颗粒浓度随着固体进料速度的增大而增大。反应器内固体颗粒浓度在其径向上的分布随着进料速的增大而增大,同一进料速度下,在三个区域内固体颗粒浓度从床层中心到床层壁面单调增大。
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