新型耦合反应器关键部位气固流动机制及系统调控规律研究

对于需要固体颗粒连续进行反应-再生且反应时间较长的化工过程而言，采用单独提升管反应器操作，难以满足最佳工艺条件所要求的反应时间，采用单独流化床反应器操作，难以满足系统压力平衡的要求，将提升管与流化床层相耦合可有效解决上述难题。影响新型耦合反应器性能和操作最关键的部位是分布器及其上下方区域的相互作用，对这一区域气固流动特性的深入研究是揭示耦合本质及调控规律的关键。本课题拟在前期研究工作的基础上，通过对耦合反应器关键部位流体力学特性的深入研究，建立提升管出口约束作用机制及分布器作用区喷射颗粒作用机制的定量分析方法，确定最佳的分布器形式和结构参数，建立一套分布器优化设计方法；并在多相流理论指导下，建立新型耦合反应器气固流动的综合数学模型，利用建立的数学模型对耦合反应器在不同操作域下的调控规律进行模拟分析，建立耦合调控规律的数值描述方法，为实现耦合反应器的灵活调控及新工艺过程的开发提供理论指导。

对于需要固体颗粒连续进行反应-再生且反应时间较长的化工过程而言，采用单独提升管反应器操作，难以满足最佳工艺条件所要求的反应时间，采用单独流化床反应器操作，难以满足系统压力平衡的要求，将提升管与流化床层相耦合可有效解决上述难题。影响新型耦合反应器性能和操作最关键的部位是分布器及其上、下方区域的相互作用，对这一区域气固流动特性的深入研究是揭示耦合本质及调控规律的关键。本项目采用实验研究和理论分析相结合的方法，在一套大型提升管与床层耦合反应器冷模实验装置（提升管尺寸为Φ110×5 mm，高8200 mm，床层外筒体尺寸为Φ800×10 mm，高5000 mm，分布器分别采取了平面直孔板、凹形球面板和凸形球面板等型式）上，系统研究了耦合反应器关键部位——分布器下部的提升管出口约束区与分布器上部的分布器作用区内的气固流动特性，针对提升管出口分布器及床层的约束特性，建立了定量分析约束强度的方法，针对通过分布器的气固喷射特性，建立了定量分析颗粒喷射作用机制的方法，针对耦合反应器的关键串联设备（气固分布器），进行了结构优化，并建立了优化的方法，在掌握耦合反应器系统流动特性的基础上，建立了系统耦合流动与调控的综合数学模型。