循环流化床内双组分体系的混合与分离特性

摘要

循环流化床作为一种先进多相流反应器，其内颗粒的流动、混合与分离特性对不同物性颗粒间的传热、传质及其化学反应具有重要的影响。虽然国内外的很多学者对流化床内双组份体系的混合分离特性进行了深入研究，但针对高气速高循环量下的循环流化床内双组分体系的混合与分离特性研究并不多。本论文在自行设计一套Φ80×5500mm的循环流化床装置上和Φ167×2250mm的有机玻璃圆筒形冷模流化床内，详细考察了Geldart B-B类（石英砂与树脂）和B-D类颗粒（石英砂与小米）双组分体系的流动特性。 基础流化特性实验发现，单组分颗粒的最小流化速度不随初始静床高度的变化而变化;双组分体系的最小流化速度，随着小颗粒组分石英砂比例的增加而减小，且部分流化状态的变化范围也减小，Geldart B-B类（石英砂与树脂）体系减小的趋势是先快后慢，B-D类（石英砂与小米）体系减小的趋势是先慢后快，且小米与石英砂混合物出现二次流化的现象。 对双组分体系流动特性的研究发现，循环流化床提升管中双组分体系的流动特性主体段以混合特性为主，但在底部进料段和顶部出口段表现出分离特性。相比B-B类（石英砂与树脂）体系，B-D类（石英砂与小米）体系在提升管顶部与底部的分离特性段高度变大，中间充分发展段高度变小。在本实验范围内，降低表观气速(但气速仍大于10Umf)，增大颗粒循环量，有利于轴向颗粒混合效果;进料配比在小颗粒质量分数为25％时混合效果较好。受提升管“T”型出口结构的强约束作用，整个提升管沿轴向床层密度则出现中间低、两端高的C型分布;增大表观气速，降低颗粒循环量，降低进料配比中小颗粒组分的质量分数，双组分混合体系轴向颗粒浓度总体减小。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 颗粒体系的分类

1．3 最小流化速度

1．4 流化床中颗粒的混合与分离

1．4．1 混合与分离机理

1．4．2 混合与分离型式

1．4．3 混合与分离状态的判定

1．4．4 混合与分离的影响因素

1．5 循环流化床提升管内流动特性

1．6 本论文研究内容

第2章 实验装置及测量方法

2．1 基础流化特性实验装置

2．2 循环流化床实验装置及其主体部件设计

2．2．1 提升管的设计

2．2．2 旋风分离器的设计

2．2．3 循环量测量管的设计

2．2．5 循环流化床装置示意图

2．3 实验测量系统

2．3．1 颗粒密度测量

2．3．2 提升管颗粒浓度的测量

2．3．3 表观气速Ug的测量

2．3．4 提升管轴向颗粒的取样

2．3．5 颗粒循环量的测量

2．3．6 颗粒运动图像采集

2．4 本章小结

第3章 实验物料基础流化特性

3．1 实验物料

3．2 单组分颗粒的最小流化速度

3．2．1 实验方法

3．2．1 实验结果

3．3 双组分颗粒的最小流化速度

3．3．1 实验方法

3．3．2 实验结果

3．4 本章小结

第4章 CFB提升管内双组分体系的混合与分离特性

4．1 实验方法

4．2 CFB提升管内B-B类双组分体系的混合与分离特性

4．2．1 表观气速的影响

4．2．2 颗粒循环量的影响

4．2．3 进料比例的影响

4．2．4 结果分析

4．3 CFB提升管内B-D类双组分体系的混合与分离特性

4．3．1 表观气速的影响

4．3．2 颗粒循环量的影响

4．3．3 进料比例的影响

4．3．4 结果分析

4．4 本章小结

第5章 CFB提升管内双组分体系颗粒浓度分布特性

5．1 实验方法

5．2 颗粒运动对颗粒浓度轴向分布的影响

5．3 CFB提升管内双组分体系颗粒浓度的轴向分布

5．3．1 表观气速的影响

5．3．2 颗粒循环量的影响

5．3．3 进料比例的影响

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢