气固反应

摘要： 采用冷态研究和高温反应相结合的方法,探究了气-固反应过程中返混对反应特性和动力学的影响.首先利用脉冲示踪法考察微型流化床内的气体停留时间分布规律和气体返混特性,揭示床内径D、表观气速Ug、介质颗粒粒径dp对床内气体返混程度的影响,并分析气体流动偏离平推流的程度,得到其最大程度接近平推流的操作范围.进而,选取活性焦燃烧这一典型气-固反应,分析微型流化床反应分析仪中不同程度的返混状态下等温燃烧的反应行为和活化能演变,再现了D、Ug、dp对反应测试结果的影响,即:随着床径减小及表观气速和介质颗粒粒径的增大,反应器内产物气体经历的返混程度减小,使得产物气体近平推流的输出并被即时检测,获得更好揭示反应本质特性的反应活化能.活化能数值随返混程度的减少而增大,且更易达到稳定反应状态.

摘要： 为了对CO2和H2O两种气氛的脱碳效果进行对比,将碳质量分数约为4.2％的Fe-C合金薄带分别在两种气氛中进行脱碳处理.通过热力学分析结合试验保证碳被脱除且铁不氧化的气氛条件分别为:Ar-CO-CO2(气体流量为850 mL/min,CO的体积分数为25％,PCO2/(PCO+PCO2)为0.26),Ar-H2-H2O(气体流量为500 mL/min,H2体积分数为15％,水浴温度为313 K).当脱碳温度为1 413 K时,Ar-H2-H2O气氛下,脱碳时间为50 min时,脱碳后的平均碳质量分数为0.6％,Ar-CO-CO2气氛下,脱碳时间为70 min时,脱碳后的平均碳质量分数为0.92％.当脱碳时间相同时,Ar-H2-H2O的脱碳效果优于Ar-CO-CO2的脱碳效果,由于随着脱碳反应的进行薄带表面与氧化气体反应达到平衡,Ar-H2-H2O反应平衡时薄带的碳活度要低于Ar-CO-CO2气氛条件的碳活度,导致Ar-H2-H2O气氛条件下薄带的碳浓度梯度高于Ar-CO-CO2气氛条件,进而导致Ar-H2-H2O气氛条件的扩散通量大,脱碳效果好.

摘要： 化学链技术是目前能源技术研究的热点之一,其关键技术包括载体材料的制备和反应器的设计.综述了化学链技术的应用前景,总结了化学链反应器设计原理,回顾了目前世界上公开报道的设计完成、在建或已经运行的化学链反应器,归纳讨论了不同反应器设计细节的共同点及目的.开展以微小颗粒、纳米颗粒作为载体材料时,颗粒聚团在宏观反应器尺度下的流动传递规律、循环反应机理和系统运行控制特性的研究;开展反应器内颗粒流动-传递-反应耦合机制研究,建立多尺度统一模型;在全尺寸化学链反应器上进行系统自热实验研究;利用数值模拟方法研究和开发用于固体燃料转化过程的高效炭/灰分离器是未来化学链反应器发展需要关注的几个方面.

摘要： 为对H_(2)/H_(2)O气氛下Fe‒C合金薄带的气固反应脱碳进行动力学研究,在保证快速脱碳而铁不氧化的前提下,利用可控气氛高温管式脱碳炉,研究了不同的脱碳温度、薄带厚度、脱碳时间对Fe‒C合金薄带脱碳效果的影响.结果表明延长脱碳时间、提高脱碳温度、减少薄带厚度均可提高脱碳效果.当脱碳温度为1353 K,在脱碳过程中,薄带可以分成明显的3层,由表面到内部依次是完全脱碳层、部分脱碳层和未脱碳层.完全脱碳层的组织为铁素体,此部分碳含量最低;部分脱碳层由铁素体、渗碳体和少量石墨相组成,未脱碳层由珠光体和大量石墨相组成,此部分碳含量最高.脱碳层的厚度随着脱碳时间的延长而增加,脱碳层的厚度y与时间t平方根满足良好的线性关系,可用函数y=kt0.5描述,碳原子扩散所需扩散激活能为122.36 kJ·mol^(−1),脱碳反应为表观一级反应,表观活化能为153.79 kJ·mol^(−1).

摘要： 近年来,一种固态炼钢的全新工艺受到了广泛关注,该工艺采用铁水直接固化再经氧化性气氛脱除固态金属中的碳,以达到炼钢的目的,可大幅缩短薄板钢带生产流程,降低钢中夹杂物.本工作以不同厚度铁碳合金薄带为研究对象,探讨不同温度下Ar-CO-CO2中气固脱碳动力学随高温气固反应脱碳的机理.研究结果表明:碳向反应界面的扩散是脱碳反应中的限制环节,脱碳温度的升高和脱碳时间的延长均有利于脱碳;在相同条件下,铁碳合金薄带厚度越薄,脱碳速率越快;2 mm厚的铁碳合金薄带的脱碳速率常数与脱碳温度的关系可近似表示为:k=-0.144+1.183×10-4 T;在CO-CO2气氛下,铁碳合金薄带脱碳反应近似为一级反应,脱碳反应的表观活化能Ea=124.7 kJ/mol.

摘要： 为了讨论采用Fick定律未反应核模型(Fick模型)计算CO/H2+N2混合气体还原铁矿石动力学参数的偏差,建立基于Maxwell-Stefan关系式的未反应核模型(M-S模型),对Fick模型计算得到的动力学参数和M-S模型中设定的动力学参数进行比较分析.结果表明:N2对CO/H2还原FeO的阻碍作用与其摩尔分数成正比;N2对正反应速率常数的计算没有影响;CO-N2体系中Fick模型所用的互扩散系数小于实际值,而H2-N2体系中其所用的互扩散系数大于实际值.

摘要： 为对H2/H2O气氛下Fe?C合金薄带的气固反应脱碳进行动力学研究,在保证快速脱碳而铁不氧化的前提下,利用可控气氛高温管式脱碳炉,研究了不同的脱碳温度、薄带厚度、脱碳时间对Fe?C合金薄带脱碳效果的影响.结果表明延长脱碳时间、提高脱碳温度、减少薄带厚度均可提高脱碳效果.当脱碳温度为1353 K,在脱碳过程中,薄带可以分成明显的3层,由表面到内部依次是完全脱碳层、部分脱碳层和未脱碳层.完全脱碳层的组织为铁素体,此部分碳含量最低;部分脱碳层由铁素体、渗碳体和少量石墨相组成,未脱碳层由珠光体和大量石墨相组成,此部分碳含量最高.脱碳层的厚度随着脱碳时间的延长而增加,脱碳层的厚度y与时间t平方根满足良好的线性关系,可用函数y=kt0.5描述,碳原子扩散所需扩散激活能为122.36 kJ?mol-1,脱碳反应为表观一级反应,表观活化能为153.79 kJ?mol-1.

摘要： 为了讨论采用Fick定律未反应核模型(Fick模型)计算CO/H_(2)+N_(2)混合气体还原铁矿石动力学参数的偏差,建立基于Maxwell-Stefan关系式的未反应核模型(M-S模型),对Fick模型计算得到的动力学参数和M-S模型中设定的动力学参数进行比较分析.结果表明:N_(2)对CO/H_(2)还原FeO的阻碍作用与其摩尔分数成正比;N_(2)对正反应速率常数的计算没有影响;CO-N_(2)体系中Fick模型所用的互扩散系数小于实际值,而H_(2)-N_(2)体系中其所用的互扩散系数大于实际值.

摘要： 近年来,一种固态炼钢的全新工艺受到了广泛关注,该工艺采用铁水直接固化再经氧化性气氛脱除固态金属中的碳,以达到炼钢的目的,可大幅缩短薄板钢带生产流程,降低钢中夹杂物。本工作以不同厚度铁碳合金薄带为研究对象,探讨不同温度下Ar-CO-CO_(2)中气固脱碳动力学随高温气固反应脱碳的机理。研究结果表明:碳向反应界面的扩散是脱碳反应中的限制环节,脱碳温度的升高和脱碳时间的延长均有利于脱碳;在相同条件下,铁碳合金薄带厚度越薄,脱碳速率越快;2 mm厚的铁碳合金薄带的脱碳速率常数与脱碳温度的关系可近似表示为:k=-0.144+1.183×10^(-4)T;在CO-CO_(2)气氛下,铁碳合金薄带脱碳反应近似为一级反应,脱碳反应的表观活化能E_(a)=124.7 kJ/mol。

摘要： 考虑到气体的可压缩性以及气固化学反应过程中的热质传递过程，运用渗流力学、宏观气固反应动力学和传热学理论，针对内扩散和化学反应联合控制的情况，建立了综合反映颗粒堆积的多孔介质中可压缩气体流动与气固化学反应和热量传递之间相互作用的数学模型，采用控制容积积分方法求得模型的数值解。实例计算表明：当多孔介质中发生显著吸热(或放热)气固化学反应时，流动、化学反应、热量传递三者之间具有明显的相互作用;化学反应的活跃区不一定首先出现在反应器的入口附近。

摘要： 随着工业及科技的不断发展，清洁能源的重要性日益突出，这不但是对能源科技的挑战,又给能源科学带来巨大的推动力。直接甲醇燃料电池作为一种清洁，高效，可持续的新能源特别受到各国政府及能源公司的重视。本文采用喷雾干燥微球化处理—程序升温气固反应的方法制备了分散性良好的空心球状WC粉体，并以所制备WC为载体，采用液相沉积还原法制备了Pt/WC催化剂，评价了酸性电解质中该催化剂的对甲醇的催化活性。

摘要： 碳化钨作为硬质合金出现在人们的视野中已经几十年，工艺和基础研究方面都趋于成熟，而由于其拥有独特的催化活性，其制备方法也再一次也受到了国内外的广泛关注，近年来有不少关于碳化钨催化剂的制备和电催化应用研究的论文发表。因传统的碳化钨的制备方法主要是针对硬质合金应用方面。通过这类方法制备出的碳化钨比表面积较小，分散性不理想，很难在催化领域有较好的应用。近年来的研究发现，催化用碳化钨从制备方法上在比表面积和分散性方面进行改进是能有效提高材料性能。本文对常规的气固反应工艺进行了研究，引入喷雾干燥法对原料进行处理，并利用自主开发的急冷钝化器处理产物，得到分散良好，孔隙分布均匀的空心WC/C粉体。然后采用XRD、SEM等测试手段对碳化钨催化剂进行表征。

摘要： 为进行气化炉CFD数值模拟,本文建立了描述炭粒气化的简化物理模型。模型采用描述气固反应的整体反应模型,简化忽略了炭粒孔隙内的气体压力梯度、温度梯度。模型考虑了颗粒边界层中的气体扩散和Stefan流影响,并建立了颗粒表面能量方程。模型虽然做了简化,但与Johnson实验数据符合较好,本模型可用于气化炉CFD数值模拟.颗粒边界层现象考虑与否,会直接影响气化反应速率的预报结果,简化模型也应考虑.

摘要： 本文主要介绍了介质阻挡放电等离子体(DBDP)辅助球磨在气-固反应方面的突出优势.通过Mg和Ti粉分别在NH3中进行DBDP辅助球磨后,可在短时间与NH3发生气-固反应.在DBDP球磨l0h后,基本完全反应,Mg粉的反应球磨产物为Mg3N2,Ti粉的反应球磨产物为TiN和TiH2.研究表明放电等离子体对反应气体的活化和分解,以及对粉末表面的活性激活,同时与高能球磨的机械效应有机复合,极大地促进DBDP辅助球磨对气-固反应的诱发效能.

摘要： 本文主要介绍了介质阻挡放电等离子体(DBDP)辅助球磨在气-固反应方面的突出优势.通过Mg和Ti粉分别在NH3中进行DBDP辅助球磨后,可在短时间与NH3发生气-固反应.在DBDP球磨l0h后,基本完全反应,Mg粉的反应球磨产物为Mg3N2,Ti粉的反应球磨产物为TiN和TiH2.研究表明放电等离子体对反应气体的活化和分解,以及对粉末表面的活性激活,同时与高能球磨的机械效应有机复合,极大地促进DBDP辅助球磨对气-固反应的诱发效能.

摘要： 本文主要介绍了介质阻挡放电等离子体(DBDP)辅助球磨在气-固反应方面的突出优势.通过Mg和Ti粉分别在NH3中进行DBDP辅助球磨后,可在短时间与NH3发生气-固反应.在DBDP球磨l0h后,基本完全反应,Mg粉的反应球磨产物为Mg3N2,Ti粉的反应球磨产物为TiN和TiH2.研究表明放电等离子体对反应气体的活化和分解,以及对粉末表面的活性激活,同时与高能球磨的机械效应有机复合,极大地促进DBDP辅助球磨对气-固反应的诱发效能.

摘要： 本文主要介绍了介质阻挡放电等离子体(DBDP)辅助球磨在气-固反应方面的突出优势.通过Mg和Ti粉分别在NH3中进行DBDP辅助球磨后,可在短时间与NH3发生气-固反应.在DBDP球磨l0h后,基本完全反应,Mg粉的反应球磨产物为Mg3N2,Ti粉的反应球磨产物为TiN和TiH2.研究表明放电等离子体对反应气体的活化和分解,以及对粉末表面的活性激活,同时与高能球磨的机械效应有机复合,极大地促进DBDP辅助球磨对气-固反应的诱发效能.

摘要： 本文使用程序升温热重分析仪和搭建的微型流化床(MFB)— 快速红外气体检测器联用动力学分析仪进行CaCO3热分解动力学的实验研究.从微型流化床反应器中计算出的Eα=0=107.7kJ/mol,处于文献报道的范围之内;反应动力学模型符合形核与成长(n=2/3)模型.结果分析显示:在转化率小于30％时,从微型流化床反应器中获得的碳酸钙活化能与热重较一致,但在转化率大于30％情况下,微型流化床上获得的分解活化能随转化率的变化比热重分析所得活化能随转化率变化明显.同时,在微型流化床反应器上计算出的活化能数值小于从热重分析仪上计算出的数值,反应的动力学模型更接近实际,说明此动力学分析系统增加了在相同转化率下的反应活化分子数,增强了反应过程热量与质量的传递,证明微型流化床(MFB)— 快速红外气体检测器联用动力学分析仪在等温反应动力学测试上相对于热重分析仪的优势.

摘要： 本文使用程序升温热重分析仪和搭建的微型流化床(MFB)— 快速红外气体检测器联用动力学分析仪进行CaCO3热分解动力学的实验研究.从微型流化床反应器中计算出的Eα=0=107.7kJ/mol,处于文献报道的范围之内;反应动力学模型符合形核与成长(n=2/3)模型.结果分析显示:在转化率小于30％时,从微型流化床反应器中获得的碳酸钙活化能与热重较一致,但在转化率大于30％情况下,微型流化床上获得的分解活化能随转化率的变化比热重分析所得活化能随转化率变化明显.同时,在微型流化床反应器上计算出的活化能数值小于从热重分析仪上计算出的数值,反应的动力学模型更接近实际,说明此动力学分析系统增加了在相同转化率下的反应活化分子数,增强了反应过程热量与质量的传递,证明微型流化床(MFB)— 快速红外气体检测器联用动力学分析仪在等温反应动力学测试上相对于热重分析仪的优势.

摘要： 本发明提供一种微通道反应板，所述微通道反应板（1）的其中一个表面上设有若干个蜂窝状排列的凸块（11），所述凸块（11）的周边形成了若干个凹陷微通道单元（12）；相邻的凸块（11）的周边形成的若干个凹陷的微通道单元（12）之间流体连通形成贯穿所述微通道反应板（1）的微通道（2）。本发明专利主要结合自然界的分形蜂巢构型来设计微通道反应器的微通道反应板即反应板，由于特殊构型加剧了流道内的分流、合流效应，增加湍动，使流体混合更均匀，强化传质传热,使催化剂和反应物的接触时间增长，增大反应物转化率和目标产物收率。

摘要： 本发明公开了一种用于气固多相反应的装置，包括反应管、热电偶，以及加热组件；反应管包括第一管壁和第二管壁；第二管壁的内径大于第一管壁的外径，第一管壁嵌套在第二管壁形成的空腔中，第一管壁和第二管壁之间形成两端封闭的环柱状反应腔；环柱状反应腔内设置有支撑台，支撑台与第一管壁或第二管壁之间存在间隙；第二管壁的两端分别设置有进气口和出气口；加热组件用于加热反应管；热电偶设置在第一管壁形成的空腔中，热电偶用于测试反应管的温度。本发明的装置无需使用外围加热炉，减少了装置整体的体积，节约了占地空间，有利于装置的小型化；并且，该装置结构简单，易于制备。本发明还提供了一种气固多相反应方法。

摘要： 本发明提供一种微通道反应板，所述微通道反应板（1）的其中一个表面上设有若干个蜂窝状排列的凸块（11），所述凸块（11）的周边形成了若干个凹陷微通道单元（12）；相邻的凸块（11）的周边形成的若干个凹陷的微通道单元（12）之间流体连通形成贯穿所述微通道反应板（1）的微通道（2）。本发明主要结合自然界的分形蜂巢构型来设计微通道反应器的微通道反应板即反应板，由于特殊构型加剧了流道内的分流、合流效应，增加湍动，使流体混合更均匀，强化传质传热,使催化剂和反应物的接触时间增长，增大反应物转化率和目标产物收率。

摘要： 本发明公开了一种用于气固多相反应的装置，包括反应管、热电偶，以及加热组件；反应管包括第一管壁和第二管壁；第二管壁的内径大于第一管壁的外径，第一管壁嵌套在第二管壁形成的空腔中，第一管壁和第二管壁之间形成两端封闭的环柱状反应腔；环柱状反应腔内设置有支撑台，支撑台与第一管壁或第二管壁之间存在间隙；第二管壁的两端分别设置有进气口和出气口；加热组件用于加热反应管；热电偶设置在第一管壁形成的空腔中，热电偶用于测试反应管的温度。本发明的装置无需使用外围加热炉，减少了装置整体的体积，节约了占地空间，有利于装置的小型化；并且，该装置结构简单，易于制备。本发明还提供了一种气固多相反应方法。

摘要： 本发明涉及气固分离技术领域，具体涉及一种气固流化床反应器气固分离方法，该方法包括反应气体收集过程和气固分离过程，反应气体收集过程设有反应气聚集区(20)，气固分离过程设置有气固预分离器(2)、两级串联旋风分离器；气固流化床反应器物流(11)进入反应气聚集区(20)实现反应气体收集；气固预分离后的物流(11C)先在气固预分离器(2)进行预分离后，直接输送到两级串联旋风分离器的第一级旋风分离器入口(32)，或者先进入沉降空间(13)进一步降低催化剂含量后再进入第一级旋风分离器入口(32)，进行气固分离。该分离方法既有利于气固流化床反应的快速终止，也降低流化床反应器气体的催化剂携带量，减少催化剂排放消耗。

摘要： 本发明涉及气固分离技术领域，具体涉及一种气固流化床反应器气固预分离器，由外罩、中心管、物流分配管、气固分离元件、气体出口管组成，竖直安装的中心管圆周设置两个以上横截面为矩形的物流分配管，物流分配管上侧为物流分配管上板，下侧为物流分配管下板，物流分配管水平两侧分别为物流分配管前板和物流分配管后板；物流分配管出口分别连接气固分离元件，气固分离元件外周竖直设置外罩，外罩上端设置气体出口管；外罩下端与中心管之间为催化剂流出口。本发明为气固流化床反应器提供了一种低破损率的气固预分离器，该气固预分离器既有利于流化床反应的快速终止，也降低流化床反应器气体的催化剂携带量。

摘要： 本申请公开了一种适用于气液、气固两相或气液固三相反应的微反应器，包括套管式反应器主体，套管式反应器主体包括内套管、中间套管和外套管，中间套管设有内、外螺纹，内套管上设有微孔，内套管的外壁和中间套管的内壁之间形成的流通路径作为反应通道，内套管作为气体通道，中间套管的外壁和外套管的内壁之间形成的流通路径作为换热媒介通道；或者内套管设有内、外螺纹、中间套管上设有微孔，内套管的外壁和中间套管的内壁之间形成的流通路径作为反应通道，内套管作为换热媒介通道，中间套管的外壁和外套管的内壁之间作为气体通道。本申请微反应器结构简单，微孔采用激光打出即可；具有更好的传质和传热效果，传热效果是传统釜式反应器的数十倍。

摘要： 本实用新型提供了一种气液固反应装置及连续化气液固反应系统。该气液固反应装置包括壳体、至少两个反应盘和输料管，各反应盘沿壳体的轴向从上至下依次设置；输料管沿壳体的轴向延伸，且输料管与各反应盘相对应的位置上设置有多个第一输料口，输料管通过第一输料口将至少两个反应盘顺次连通，以使原料经各反应盘顺次进行反应。沿壳体的轴向从上至下依次设置多个反应盘，通过第一输料口向其下游的反应盘输送原料的输料管，这使得气液固反应装置中存在多个连续的反应单元，在上游的反应盘中未反应的原料可以通过输料管进入下游的反应盘进行反应，从而有效提高了原料的转化率，还解决了批次反应中原料大量堆积而导致的产品收率低，稳定性差的问题。

摘要： 本实用新型公开了一种气固并流下行床管式反应器的气固入口装置，以解决现有气固入口装置所存在的结构复杂、易磨损、易堵塞及检修困难等问题。本实用新型设有催化剂输送管(1)、进油管(3)，其油气雾化段设有球冠形壳体(2)，气固混合段包括湍流混合段和位于湍流混合段下方的强化混合段(5)，湍流混合段设有倒置圆台面形的筒体(4)，强化混合段(5)设有圆筒形筒体(53)，圆筒形筒体(53)的轴心线区域(55)与内表面之间设有多段垂直挡板。本实用新型主要用于气固并流下行床管式反应器。

摘要： 本实用新型涉及密封技术领域，公开了一种气固反应器轴端密封结构及气固反应器。所述气固反应器轴端密封结构包括气固反应器本体(1)、安装在所述气固反应器本体(1)内的传动轴(12)、安装在所述传动轴(12)上用于防止所述气固反应器本体(1)和所述传动轴(12)之间漏气的密封单元(2)以及周向包裹在所述密封单元(2)的外侧起冷却作用的冷却单元(3)。通过所述气固反应器轴端密封结构改善了气固反应器的密封性能，从而提高了产品质量并增加气固反应器的连续运行时间，提高了生产效率。