煤直接液化鼓泡床反应器流场流动特性及强化机制

• 作者: 黄胜 钱嘉澍 张园林 吴诗勇 陈剑佩 吴幼青
• 来源期刊: 洁净煤技术
• 学科: 化学
• 关键词: 煤直接液化 鼓泡床反应器 阻尼分布器 流场强化 局部气含率 局部液速
• 年，卷（期）: 2023,（1）
• 所属期刊栏目: “煤基先进能源清洁低碳利用理论与技术”专题
• 页码范围: 68-78
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13226/j.issn.1006-6772.T22120401

摘要

针对大型鼓泡床反应器存在返混增强、物料流场分布不匀匀性趋强以及传质效率低等影响反应器安全稳定高效运行的突出问题，开发了一种径向展开的新型阻尼分布器，在冷模试验平台上探索阻尼分布器对气泡聚并及破碎行为的影响规律，考察大型反应器中不同阻尼分布器组合方式的流场流动特性，探究了阻尼分布器组合在工业反应器放大过程中的流场强化效果。结果表明：设置阻尼分布器后，鼓泡床反应器冷模试验装置中湍流涡尺度减小，气泡破碎概率提高，不同气泡群经阻尼分布器后气泡群平均直径从13.48～24.38 mm降至9.40～20.38 mm,表面积增幅为8.5%～71.9%。设置阻尼分布器可提高反应器局部气含率和液速分布均匀性，适当增加阻尼分布器层数有利于扩大流场的轴向影响范围。增大阻尼分布器直径有利于减小各高度平面间局部液速的差值并提高局部气含率径向分布均匀性，不同高度平面中心液速的差值由0.6 mm/s降至0.3 mm/s,同一高度平面局部气含率方差可降至未设置阻尼分布器时的15%。在反应器放大过程中，流体绕流的径向范围扩大，设置阻尼分布器后局部气含率和液速分布均匀性进一步提高，同一高度平面局部气含率方差可降低至未设置分布器时的7%,局部液速差值由1.3～2.7 mm/s降至1.0～1.1 mm/s。设置1/4倍塔径分布器并以安装间隔∶分布器直径=7∶1的方式设置阻尼分布器组合时，流场强化效果较好。