潘蓉[1]2014年在《催化蒸馏元件的流体力学性能研究》文中指出催化蒸馏是一种将化学反应和蒸馏分离耦合在同一设备中的过程强化节能技术，具有成本小、操作费用低、节能、收率高及选择性好等优点，因此得到了广泛应用。而催化剂的装填方式一直是催化蒸馏技术研究的关键和热点问题，装填方式的好坏会直接影响到催化蒸馏过程的运行和蒸馏分离过程与催化反应的耦合效果。在前人的研究基础上，本文提出了一种新型的反应液与催化剂渗流接触式的催化蒸馏元件，并对其流体力学性能及影响因素进行系统研究，为该元件的工业设计放大提供基础数据。本实验设计了三种不同气相流通截面分率的元件，采用空气-水体系，在内径为Φ200mm，高1200mm的塔内，分别测定了各元件在装填树脂颗粒催化剂的流体力学性能。通过改变催化剂装填高度、气相和液相流体温度等操作条件，考察流速与塔压降和泛点气速的关系，并进行比较分析。实验结果表明：（1）干塔压降和湿塔压降、泛点气速均不受催化剂装填高度的影响，但随着气相流通截面分率的减小而增大；加热后的液体使得树脂催化剂发生溶胀，床层空隙率减小，降低了元件内气相通道的有效截面积，床层压降增大，同时使得催化剂床层内的液体渗流速率降低，催化剂上方液体累积加快，液泛现象提前出现。（2）催化剂装填高度一定时，随着气相流通截面分率的减小，元件内的催化剂装填区域面积增大，元件内的动持液量增加；催化蒸馏元件的气相流通截面分率一定时，催化剂装填量越大，液体在催化剂床层内的渗流阻力越大，渗流速率变慢，因此催化剂床层上方的液体累积速率加快，动持液量增大。（3）实验得到了不同气相流通截面分率的元件在催化剂装填高度为60mm和70mm时的干塔压降、湿塔压降、泛点气速及动持液量的预测关联式；进一步回归关联式系数与元件的气相流通截面分率可得到二者的关系表达式，由此式可计算得到任一气相流通截面分率下的预测关联式。各关联式误差均在±6.4%以内，可为新型催化蒸馏元件的进一步工业放大设计提供基础数据。
王少兵, 张凯, 张占柱[2]2001年在《新型催化蒸馏元件流体力学性能的研究》文中认为以空气和水为介质 ,在大型冷模装置上 ,对采用新型催化蒸馏元件 (波纹状丝网装载催化剂 )床层的流体力学性能进行了实验研究。给出了冷模试验结果和它与文献值的对比 ,以及床层流体力学性能的关联式。试验结果表明 :该催化蒸馏元件的流体力学性能与文献值相比 ,具有床层单位高度压降低、液泛气速高、持液量稳定、液相轴向返混小等优点 ,对于催化蒸馏塔的设计具有一定的指导意义。
王少兵[3]2000年在《新型催化蒸馏元件流体力学性能的研究》文中进行了进一步梳理本文开发了一种新型催化蒸馏元件，并在φ500mm的大型冷模塔装置内，用常温常压下的空气—水作为介质，对其装填的床层的流体力学性能进行了研究。 试验测得了不同喷淋密度下床层的压降—空塔气速曲线，对压降数据进行了回归，得到了经验关联式；根据不同液体喷淋密度下的液泛气速，得到了泛点线，并关联了泛点公式。 试验分别采用称重法和体积法测定了床层的静持液量和动持液量，得到了床层的总持液量随液体喷淋密度和空塔气速的变化曲线，并回归了总持液量的经验关联式。 采用脉冲示踪法研究了床层内液相的轴向返混特性，用时间域曲线拟合法对轴向彼克列数Pe_z和平均停留时间τ进行了估算，理论计算的RTD曲线与试验所测得的RTD曲线能很好地吻合。试验发现液相流速对轴向返混的影响较大，而气相的影响较小，并得到了Pe_z和τ的经验关联式。 试验结果对于催化蒸馏塔的设计有一定的参考价值。
潘蓉, 李永红[4]2016年在《催化蒸馏元件的流体力学性能》文中认为采用内径为206 mm的有机玻璃塔,在常温常压条件下,以空气和水为介质,对一种新型的反应液渗流式催化蒸馏元件进体力学实验研究,并研究了气相流通截面分率和固体催化剂在元件内装填高度对流体力学参数的影响;利用最小二乘法回归实验数据得到了床层压降、动持液量及泛点气速的预测关联式,各关联式误差均在±4.5%以内,可作为工业设计的参考依据。
颜亚盟[5]2009年在《渗流型催化蒸馏塔内件结构及流体力学性能研究》文中进行了进一步梳理本文设计了一种新型的渗流型催化蒸馏塔内件,可借助液体的重力促进反应物以适当的速度进入催化剂床层,使反应物与催化剂表面充分接触,同时也促使产物及时移出催化剂床层,避免过度反应,有效控制反应物在催化剂表面的停留时间。分别在φ50 mm的单塔内件小型冷模塔器和φ100 mm的中试冷模塔流体力学装置中,以常温常压下的空气—水作为介质,对其装填的床层的流体力学性能进行了研究。在φ50 mm的小型冷模塔器中研究了树脂在水中溶胀后对床层体积的影响,同时探讨了纯催化剂装填下,床层上下为大气压;纯催化剂装填,床层底部通入气体;催化剂和填料混合装填,床层上下为大气压三种情况中,各因素如:液体流量、催化剂的装填高度、丝网孔径、床层的总压降、填料的装填比例等对床层上形成积液高度的影响。实验结果表明:树脂在润湿前后体积呈线性变化,润湿后体积大致增大一倍。床层上的积液高度随液体流量、催化剂装填高度和床层压降的增大而增大,随丝网孔径的变化无明显的规律性。在适当的填料装填比例下,床层上的积液高度会降低。依据单塔内件小型冷模塔器实验结果,设计并加工制做了六种不同筐尺寸的催化蒸馏塔内件,并在φ100 mm的中试冷模塔装置中进行了流体力学性能研究。测试了不同筐尺寸装填方式下,筐中不同催化剂装填量下及催化剂和填料混合装填下的筐中不出现溢流的最大液体喷淋密度和空塔气速的关系曲线;不出现溢流的最大液体喷淋密度下的床层压降和空塔气速的关系曲线;同时对每种装填方式下的床层的干床层压降和不同喷淋密度下的湿床层压降进行了测试,得到了阻力系数、载点和泛点气速,泛点特性曲线。试验结果对于催化蒸馏塔的设计有一定的参考价值。
郭本帅[6]2012年在《汽油烷基化硫转移催化精馏过程研究》文中提出汽油烷基化硫转移是指利用汽油中的烯烃与噻吩类硫化物发生烷基化反应而提高含硫化合物的沸点，并通过精馏作用将反应生成的高沸点烷基化产物转移到重馏分中，从而使轻馏分中的噻吩类硫化物得到有效脱除的技术。通过硫转移可显著提高轻重汽油的切割点，将C5~C7烯烃切入轻馏分，从而可避免含硫重汽油馏分在加氢处理时由于烯烃大量饱和而出现的辛烷值损失。该技术可在常压下操作，并且采用固体催化剂，具有绿色环保的特点。应用催化精馏技术可以将汽油烷基化硫转移工艺中的反应和精馏耦合在一起，达到过程强化和节能的目的。本论文围绕这一目标，系统地开展了汽油烷基化硫转移催化剂、汽液相行为、催化精馏过程分析和模拟等方面的研究。首先，对汽油烷基化硫转移固体酸催化剂进行了评价，并对体系进行了热力学和反应动力学研究，包括硫化物与汽油组分之间的相平衡测定、主副反应的热力学平衡转化率和反应焓的估算、固体酸催化剂的性能评价以及Amberlyst35树脂催化真实汽油中噻吩类硫化物烷基化反应动力学方程参数的确定等，从而为汽油烷基化硫转移催化精馏过程设计得到了所需的相平衡参数、催化剂操作条件及动力学方程参数等信息。然后，基于所得到的热力学及动力学参数，本论文使用反应剩余曲线，进一步对汽油烷基化硫转移催化精馏过程进行了可行性分析和设计，并使用ASPEN-PLUS模拟软件对其进行了验证。结果表明：使用催化精馏技术可以达到汽油烷基化硫转移的目的，优化后的催化精馏塔可以获得硫含量低于1ppmw的汽油产品，且可显著降低烯烃聚合副反应的发生。此外，本论文对渗流型催化精馏元件的流体力学性能进行了研究，并提出了相应的设计原则。最后，考虑到催化精馏过程中反应和分离之间耦合作用的复杂性以及汽油烷基化硫转移体系关键组分浓度尺度很大的特点，本论文使用多尺度方法对其进行了研究，主要包括两部分：一是通过对现有的能量最小多尺度模型进行分析，得到了控制机制竞争多尺度的思想，并应用该思想为催化精馏过程建立了多尺度模型；二是对微浓度和全浓度的相平衡数据进行了对比，结果表明稀溶液中微量组分的汽液相浓度呈现二次多项式关系，无法使用全浓度相平衡模型和传统的Herry定律来描述，从而验证了浓度尺度跨度较大体系进行多尺度相平衡研究的必要性。
张锐[7]2010年在《基于渗流催化剂的轻汽油醚化催化精馏过程研究》文中研究表明为了满足生产清洁汽油的要求并且合理利用FCC汽油中的活性烯烃组分,目前的趋势是将其中所含有的活性烯烃成分醚化成高辛烷值的含氧醚类物质。鉴于MTBE采用催化精馏技术实现工业化生产取得的巨大成功,本文对轻汽油醚化催化精馏过程进行了研究。针对催化精馏技术中最关键的是催化剂装填技术,本文设计了能够在精馏区提供良好的气液接触,在反应区保证液相催化反应效率的催化精馏内构件——渗流型催化剂填装内构件(Seepage Catalyst Packing Internal,SCPI)。SCPI是由带有防溢流挡板的催化剂网盒和规整填料组成,可以灵活调整催化剂装填区和分离区的尺寸比例从而改变催化剂和规整填料的装填比例来满足不同的催化精馏过程的需要。本文就三组不同比例的SCPI在直径Φ600mm冷模精馏塔内,采用常温下空气—水系统对其流体力学性能进行了测试。并根据实验测得SCPI压降和持液量,结合SCPI的结构建立了流体力学模型。最后本文中利用化工流程模拟软件Aspen Plus采用平衡级模型RedFrac模块作为反应精馏模型,采用SCPI实验所得到的流体力学数据,对轻汽油醚化的反应精馏过程中C5活性烯烃与甲醇醚化生成TAME反应进行了流程模拟。考察了精馏塔操作条件对醚化反应的影响,最终得出优化反应条件。研究结果可以为轻汽油醚化过程和催化精馏工艺设计提供依据和借鉴。
高鑫[8]2008年在《醋酸甲酯催化精馏水解耦合过程研究》文中研究说明在传统的聚乙烯醇工业和精对苯二甲酸工业生产过程中,醋酸甲酯回收工艺是采用固定床反应器将醋酸甲酯水解为甲醇和醋酸,使其循环利用。该工艺过程不仅消耗大量的能量,而且去离子水的用量也较大,废水较多。本论文的目的是得出醋酸甲酯催化精馏水解过程的数学模型,提出醋酸甲酯水解工艺的改进方案,开发新型催化填料。本文利用已有的热力学、水解反应动力学模型以及现有催化填料的基础数据,采用化工流程模拟与分析的方法,对醋酸甲酯催化精馏水解过程进行了模拟与分析。通过对催化精馏塔的灵敏度分析,获得该过程较优的工艺参数为:醋酸甲酯与水共同从催化精馏塔顶部进料、进料水酯比为0.8、回流进料比为2.5~3.0。并通过与文献数据进行对比,验证了该模拟方法的可行性和正确性。在对现有工艺流程模拟的基础上,结合工业操作实际,提出两种工艺改进方案:(1)提高塔内压力;(2)在催化精馏塔上采用侧线采出的方式采出水解产物。运用本文提出的模拟方法对改进与原工艺的能耗情况进行了考察,结果表明这两种改进方案都是对醋酸甲酯水解过程有利的。在对现有催化填料的研究分析基础上,研制开发了一种新型高效网盒式催化剂的填装方式,亦称网盒式结构催化填料。以空气和水为介质,在冷模实验装置上,对该网盒式结构催化填料的流体力学性能的实验研究,发现与传统的捆扎包形式的催化填料相比,该新型催化填料具有压降低、液泛气速高等优点。
刘祖虎[9]2010年在《催化蒸馏构件的流体力学性能研究》文中研究说明催化蒸馏技术是化工过程绿色化的重要手段之一,催化蒸馏技术的关键之一是如何将固体催化剂布置于催化蒸馏塔中,以使催化反应和蒸馏分离都能高效进行。为此,科技工作者开发了众多催化剂装填方式和构件以解决该问题。本文研究了两种催化剂装填方式(构件)的性能,它们分别是传统的捆扎包式催化剂装填方式和本课题组研发的渗流型催化蒸馏构件。本文研究了不同催化剂装填量下使用捆扎包式装填的催化蒸馏塔流体力学性能和分离性能。研究发现,采用捆扎包式装填的催化蒸馏塔压降比常规精馏塔大,且随着所装填催化剂量的增多,压降增大有加剧的趋势。另一方面采用捆扎包式装填的催化蒸馏塔持液量较常规蒸馏塔偏大,这是导致其压降增大的一个原因,但同时,较高的持液量对于催化反应是有利的。研究还发现,采用捆扎包式装填的催化蒸馏塔分离性能比常规蒸馏塔低。本文重点研究了本课题组开发的渗流型催化蒸馏构件,详细阐述了该构件的概念、优点和应用方式,特别地,以过滤模型和渗流理论为基础建立了渗流型构件的理想模型。分别以水、乙醇、汽油、轻汽油、重汽油为物系,对渗流型构件进行冷模流体力学研究,为构件的放大设计和工业应用提供了可靠的基础数据。本文还对渗流型构件的持液量问题进行了初步的讨论,对渗流型构件的工业应用具有指导意义。
孙伟, 杨红健, 侯凯湖[10]2008年在《一种新型催化精馏元件的流体力学性能研究》文中认为开发了一种新型催化精馏元件.以空气和水为介质,在内径20mm冷模装置上优化了新型催化精馏元件的结构参数,并对其流体力学性能进行了实验研究,得到了填料层压降△P/Z、泛点填料因子F和压降填料因子P的关联式.结果表明:新型催化精馏元件具有液泛气速高、持液量稳定、催化剂装填量大、装填方便和单位床层高度压降低等优点.
参考文献：
[1]. 催化蒸馏元件的流体力学性能研究[D]. 潘蓉. 天津大学. 2014
[2]. 新型催化蒸馏元件流体力学性能的研究[J]. 王少兵, 张凯, 张占柱. 石油炼制与化工. 2001
[3]. 新型催化蒸馏元件流体力学性能的研究[D]. 王少兵. 石油化工科学研究院. 2000
[4]. 催化蒸馏元件的流体力学性能[J]. 潘蓉, 李永红. 化学工业与工程. 2016
[5]. 渗流型催化蒸馏塔内件结构及流体力学性能研究[D]. 颜亚盟. 天津大学. 2009
[6]. 汽油烷基化硫转移催化精馏过程研究[D]. 郭本帅. 天津大学. 2012
[7]. 基于渗流催化剂的轻汽油醚化催化精馏过程研究[D]. 张锐. 天津大学. 2010
[8]. 醋酸甲酯催化精馏水解耦合过程研究[D]. 高鑫. 天津大学. 2008
[9]. 催化蒸馏构件的流体力学性能研究[D]. 刘祖虎. 天津大学. 2010
[10]. 一种新型催化精馏元件的流体力学性能研究[J]. 孙伟, 杨红健, 侯凯湖. 河北工业大学学报. 2008