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基于机器学习与粒子群算法的LBM多相流模型优化 被引量：1
1
作者 侯亚祺 张玮 +2 位作者 张鸿 高飞雨 胡嘉华 《化工学报》 北大核心 2025年第3期1120-1132,共13页
在利用格子Boltzmann方法(LBM)模拟低毛细数的弹状流流动时,由于气泡发展过程复杂,模型控制参数选择难度大,当所选参数不当时,会产生错误的非物理现象,从而降低计算精度。通过机器学习建立LBM多相流过程模型,采用粒子群算法优化机器学... 在利用格子Boltzmann方法(LBM)模拟低毛细数的弹状流流动时,由于气泡发展过程复杂,模型控制参数选择难度大,当所选参数不当时,会产生错误的非物理现象,从而降低计算精度。通过机器学习建立LBM多相流过程模型,采用粒子群算法优化机器学习模型的超参数,进一步优化LBM建模过程中的控制参数,建立了LBM-机器学习-粒子群算法耦合多相流数值模拟模型。基于该模型研究了T型微通道内弹状流流动参数对气泡演化过程稳定性的影响。模拟结果表明,所建LBM多相流模型能预测复杂条件下气泡伸长率,在此基础上通过伸长率分析找到了最优气液两相进口流速关系,有效解决了低毛细数下弹状流流动不稳定性问题,显著提高了模拟计算精度与计算效率。 展开更多
关键词 格子Boltzmann法 微通道弹状流 机器学习 粒子群算法 模型优化
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三相内循环气升式反应器传质反应过程动态模拟
2
作者 宋梓航 蔡旺锋 王燕 《化学工业与工程》 北大核心 2025年第1期138-147,共10页
三相内循环气升式反应器在污水处理、微生物培养等领域应用广泛。对三相内循环气升式反应器建立动态传质反应模型,通过模型计算得到气含率、循环液速、气相和液相中氧含量等物理量在轴向上的分布情况和随时间的变化结果。同时,计算得到... 三相内循环气升式反应器在污水处理、微生物培养等领域应用广泛。对三相内循环气升式反应器建立动态传质反应模型,通过模型计算得到气含率、循环液速、气相和液相中氧含量等物理量在轴向上的分布情况和随时间的变化结果。同时,计算得到了不同操作条件下的下降管与提升管气含率之比和反应器顶部气体回流比的2个值的大小,其结果分别在0.80~0.89和0.44~0.56之间。最后,利用微生物一级反应动力学方程模拟了降解苯酚的过程来验证模型的准确性,计算结果和文献中实验数据进行对比,显示了不同操作条件下模拟值与实验数据的相对误差分别为8.81%和6.86%,充分显示了模型具有很好的可靠性。 展开更多
关键词 内循环气升式反应器 动态模拟 气相循环比 局部模型 气含率
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锥套型气体分布器冷模实验与数值模拟研究
3
作者 叶格廷 陈和 +3 位作者 傅送保 叶光华 束忠明 周兴贵 《化学工业与工程》 北大核心 2025年第5期175-182,共8页
气体分布器是固定床反应器中均布气体的重要内构件。针对锥套型气体分布器进行了冷模实验,在此基础上采用计算流体力学方法进行放大研究,并对模拟计算结果进行验证,分析了锥套扩散角和锥套层数等结构参数对分布器性能的影响。模拟结果表... 气体分布器是固定床反应器中均布气体的重要内构件。针对锥套型气体分布器进行了冷模实验,在此基础上采用计算流体力学方法进行放大研究,并对模拟计算结果进行验证,分析了锥套扩散角和锥套层数等结构参数对分布器性能的影响。模拟结果表明:锥套型气体分布器能显著提高反应器内气体流动的均匀性;随着锥套扩散角和锥套数的增大,气体均匀性得到提升,但是过大锥套扩散角和锥套数会引导气体流向壁面,从而造成额外的动能损失。研究结果可用于指导锥套型气体分布器的设计优化和工业应用。 展开更多
关键词 计算流体力学 固定床 气体分布器 流动均匀性 结构优化
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甲烷氧化偶联反应在流化床反应器内的流动-反应行为及过程强化
4
作者 常明 蔡敏 +4 位作者 李建 刘梦溪 卢春喜 姜桂元 张鹏 《化学反应工程与工艺》 2025年第4期445-456,共12页
通过计算流体力学(CFD)模拟探究了鼓泡床反应器和提升管反应器内气固流体力学特性对甲烷氧化偶联(OCM)反应的影响,并提出多级进料策略以优化提升管反应器的反应性能。研究发现:在鼓泡床反应器内,高固含率和强返混会加剧C_(2)H_(4)的连... 通过计算流体力学(CFD)模拟探究了鼓泡床反应器和提升管反应器内气固流体力学特性对甲烷氧化偶联(OCM)反应的影响,并提出多级进料策略以优化提升管反应器的反应性能。研究发现:在鼓泡床反应器内,高固含率和强返混会加剧C_(2)H_(4)的连续反应,出口的C_(2)收率仅有15.3%;在提升管反应器内,低固含率和平推流结构可有效减少C_(2)H_(4)的连续反应,出口的C_(2)收率达到22.1%。采用多级进料策略降低了提升管反应器每级进料的氧浓度,可同时提高CH_(4)转化率、C_(2)选择性和C_(2)收率,在三级进料方案中CH_(4)转化率为62.8%、C_(2)选择性为50.9%、C_(2)收率为31.9%,分别比单级进料提高了5.7、11.7、9.5个百分点。 展开更多
关键词 甲烷氧化偶联 鼓泡床反应器 提升管反应器 多级进料策略
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CO_(2)还原合成甲醇反应器研究进展 被引量：1
5
作者 李鹏阳 张彩东 +4 位作者 王改荣 田志强 韩星 牛佳星 李兰杰 《低碳化学与化工》 北大核心 2025年第3期1-11,共11页
CO_(2)还原合成甲醇是实现碳减排和碳资源利用的有效途径之一。反应器作为CO_(2)还原合成甲醇反应系统的核心,其优化和创新至关重要。介绍了CO_(2)还原合成甲醇3种催化途径(热催化、光催化和电催化),综述了CO_(2)还原合成甲醇反应器研... CO_(2)还原合成甲醇是实现碳减排和碳资源利用的有效途径之一。反应器作为CO_(2)还原合成甲醇反应系统的核心,其优化和创新至关重要。介绍了CO_(2)还原合成甲醇3种催化途径(热催化、光催化和电催化),综述了CO_(2)还原合成甲醇反应器研究进展及其优缺点,并对反应器后续的研究方向和应用前景进行了展望。热催化反应器改进可采用原位冷凝、原位吸附和膜分离技术,旨在打破热力学平衡限制和解决副产水导致的催化剂失活问题,但膜在热催化条件下不具备长期稳定性,因此开发高热稳定性、高化学稳定性的膜材料是关键。光催化作为绿色路线应用前景广阔,但目前反应器效率较低且需要恒定光源,而系统稳定性不佳也制约了其规模放大,可通过改进反应器结构和研发新型光活化材料,提高反应器光利用、光捕获性能,以及改善传质。电催化途径反应条件温和,可以再生电力为驱动,工业应用潜力巨大,在反应器(电解槽)中应用气体扩散电极(GDE)可有效增强传质和提高电极效率,但存在气体扩散层堵塞、系统稳定性差和膜寿命短等问题。 展开更多
关键词 CO_(2)还原 甲醇 热催化 光催化 电催化 反应器
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微通道反应器内甲苯的硝化反应及芳烃结构与硫酸脱水值关系研究
6
作者 周锴 李子成 《现代化工》 北大核心 2025年第8期204-208,共5页
以硝酸-硫酸混酸作硝化剂,在体积为10 mL的微通道反应器内进行了甲苯的硝化反应,探究了停留时间、反应温度、硫酸脱水值对转化率、选择性的影响,以及不同芳烃完全转化所需的硫酸脱水值,并考察了硫酸循环利用的可行性。通过计算芳烃亲核... 以硝酸-硫酸混酸作硝化剂,在体积为10 mL的微通道反应器内进行了甲苯的硝化反应,探究了停留时间、反应温度、硫酸脱水值对转化率、选择性的影响,以及不同芳烃完全转化所需的硫酸脱水值,并考察了硫酸循环利用的可行性。通过计算芳烃亲核指数,确定其对硫酸脱水值的影响。反应产物的气相色谱分析表明,与常见反应器相比,微通道具有反应速度更快、温度可控、产物选择性提高等优点。 展开更多
关键词 微通道反应器 硝化 芳烃
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微通道法合成纳米粒子研究进展
7
作者 王淼 高超鸿 +1 位作者 钟富兰 肖旺钏 《宝鸡文理学院学报(自然科学版)》 2025年第1期44-51,共8页
目的简述微通道法用于纳米粒子合成的研究进展。方法对比釜式反应器和微通道反应器的差异,总结国内外研究人员使用微通道合成纳米材料的研究成果。结果浅述了微通道法在无机纳米粒子、有机聚合物纳米粒子和复合物核壳纳米粒子等方面的... 目的简述微通道法用于纳米粒子合成的研究进展。方法对比釜式反应器和微通道反应器的差异,总结国内外研究人员使用微通道合成纳米材料的研究成果。结果浅述了微通道法在无机纳米粒子、有机聚合物纳米粒子和复合物核壳纳米粒子等方面的应用研究进展。结论微通道反应器具有传质传热效率高、操作简单及本征安全等优点,从小试实验到工业化生产无放大效应,在纳米材料制备方面具有广阔前景和重要意义。 展开更多
关键词 微通道 纳米粒子 研究进展
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裂解装置余热锅炉失效分析
8
作者 王强 《乙烯工业》 2025年第2期47-52,共6页
余热锅炉是裂解装置的关键设备之一,其因泄漏所致失效会造成裂解炉紧急故障停炉,并对裂解装置的平稳运行造成一定影响。余热锅炉泄漏失效的机理较多,文中通过采取金相检测、物相检测等手段对余热锅炉失效原因进行分析,探讨解决裂解装置... 余热锅炉是裂解装置的关键设备之一,其因泄漏所致失效会造成裂解炉紧急故障停炉,并对裂解装置的平稳运行造成一定影响。余热锅炉泄漏失效的机理较多,文中通过采取金相检测、物相检测等手段对余热锅炉失效原因进行分析,探讨解决裂解装置余热锅炉因泄漏所致失效的方法,从而延长余热锅炉的使用寿命,提高其运行可靠性,以保障装置的长周期稳定运行。 展开更多
关键词 裂解炉 余热锅炉 泄漏 失效
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管壳式换热器失效因素及铵盐腐蚀结晶温度规律研究 被引量：3
9
作者 魏聪慧 卢昌岁 +1 位作者 刘权 王海博 《当代化工》 2025年第1期206-212,共7页
随着原油劣质化,炼厂炼油设备运行条件更加苛刻,设备失效事故频发,其中常顶管壳式换热器失效事故尤为严重。基于事故树模型机理,结合Genie软件技术研究管壳式换热设备失效因素,多角度构建换热器失效事故树,精准计算各失效因素的先验概... 随着原油劣质化,炼厂炼油设备运行条件更加苛刻,设备失效事故频发,其中常顶管壳式换热器失效事故尤为严重。基于事故树模型机理,结合Genie软件技术研究管壳式换热设备失效因素,多角度构建换热器失效事故树,精准计算各失效因素的先验概率和后验概率。结果表明:“污垢存积”“应力集中”“材料耐腐蚀性能差”“服役工况”“介质冲蚀”为关键致灾因素。采用Aspen plus软件计算常顶系统管壳式换热器的物性参数,模拟油、气和水三相的温度变化趋势,获得露点温度为95.6℃、NH_(4)Cl结晶温度为113.5℃。通过正交试验探讨HCl质量浓度、NH_(3)质量浓度、系统操作压力、注水量等因素对NH_(4)Cl结晶温度的影响,其影响由大到小顺序为:NH_(3)质量浓度、HCl质量浓度、注水量、系统操作压力。因此,在控制常压塔塔顶流出物各项指标时,应对NH_(3)质量浓度和HCl质量浓度进行严格控制,利用此变化规律将显著提高NH_(4)Cl结晶温度的预测效率,为管壳式换热器的铵盐腐蚀预测提供参考。 展开更多
关键词 管壳式换热器 失效因素 铵盐腐蚀
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大型薄壁容器设计问题及应用试验 被引量：1
10
作者 李春晓 陈体科 +2 位作者 张静 高正成 何凤英 《机械研究与应用》 2025年第2期146-149,共4页
该文以某公司承制的大型乙烯装置项目为依托,主要就大直径薄壁容器在设计中可能出现的问题,如开孔补强计算比较、局部应力计算方法选择、容器失稳、耐压试验方式选择、气体爆炸当量计算及防护距离评估、无损检测等问题进行了分析阐述,... 该文以某公司承制的大型乙烯装置项目为依托,主要就大直径薄壁容器在设计中可能出现的问题,如开孔补强计算比较、局部应力计算方法选择、容器失稳、耐压试验方式选择、气体爆炸当量计算及防护距离评估、无损检测等问题进行了分析阐述,分析问题出现的原因并提出相应的解决办法,以期为以后的大型薄壁容器项目设计制造提供经验借鉴。 展开更多
关键词 薄壁容器 开孔补强 局部应力 耐压试验 稳定性 无损检测
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裂解炉急冷系统管系的应力分析及工程应用
11
作者 唐蔚 《乙烯工业》 2025年第2期53-57,共5页
上升下降管是连接汽包和急冷换热器的管道,是乙烯装置裂解炉急冷系统的重要组成部分之一。为保证乙烯装置的安全、稳定、长周期运行,保证急冷系统使用可靠,必须对上升下降管进行合理设计和系统的应力分析。文中介绍了上升下降管应力分... 上升下降管是连接汽包和急冷换热器的管道,是乙烯装置裂解炉急冷系统的重要组成部分之一。为保证乙烯装置的安全、稳定、长周期运行,保证急冷系统使用可靠,必须对上升下降管进行合理设计和系统的应力分析。文中介绍了上升下降管应力分析的过程,并结合某项目具体实例,总结出应力分析过程中遇到的问题及解决方案。 展开更多
关键词 裂解炉 急冷系统 上升下降管 应力分析
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多晶硅氢化反应器中风帽流化阻力特性的研究
12
作者 朱利阳 王立鹏 《石油和化工设备》 2025年第3期14-16,共3页
风帽作为气体分布板的关键部件常出现气体分布不均和流化效果差等问题,本文针对现有的多晶硅氢化反应器中的钟罩式风帽进行流化阻力特性研究,通过改变风帽内芯孔面积和外罩孔面积来改变风帽结构参数。结果表明:当钟罩式风帽的其他结构... 风帽作为气体分布板的关键部件常出现气体分布不均和流化效果差等问题,本文针对现有的多晶硅氢化反应器中的钟罩式风帽进行流化阻力特性研究,通过改变风帽内芯孔面积和外罩孔面积来改变风帽结构参数。结果表明:当钟罩式风帽的其他结构尺寸相差不大时,内芯孔总面积的变化对钟罩式风帽的阻力特性占主导作用,多晶硅氢化反应器优先选用内芯面积大的风帽的流化效果好。 展开更多
关键词 多晶硅氢化反应器 风帽 阻力特性
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新型组合式高压反应釜结构设计研究 被引量：1
13
作者 宋可婷 《现代制造技术与装备》 2025年第2期77-79,共3页
针对传统反应釜在高温高压条件下存在的局限性,提出一种新型组合式高压反应釜的结构设计方案。通过设计反应腔体、加热与冷却以及搅拌与混合模块,实现了高效传热、强化传质和精确温控等功能。实验验证了该反应釜在工业级醋酸乙酯水解反... 针对传统反应釜在高温高压条件下存在的局限性,提出一种新型组合式高压反应釜的结构设计方案。通过设计反应腔体、加热与冷却以及搅拌与混合模块,实现了高效传热、强化传质和精确温控等功能。实验验证了该反应釜在工业级醋酸乙酯水解反应中的优越性能,其在温度均匀性、升温速率、传热系数、转化率及能耗系数等方面均显著优于传统设备。 展开更多
关键词 高压反应釜 结构设计 传热传质
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大密度差两相旋流静态混合器结构优化模拟
14
作者 上官光进 刘钟鸣 +1 位作者 孙盛 朱顺 《化学工程》 北大核心 2025年第6期70-75,共6页
为解决互不相溶液体两相密度差较大且难以混合的问题,设计一种用于轻组分与重组分混合的液-液旋流混合器,并基于CFD数值模拟,采用Mixture多相流模型,以混合均匀度γ_(a)为评价指标,对比分析混合器进料高度差Δh、筒体直径∅_(m)、进料口... 为解决互不相溶液体两相密度差较大且难以混合的问题,设计一种用于轻组分与重组分混合的液-液旋流混合器,并基于CFD数值模拟,采用Mixture多相流模型,以混合均匀度γ_(a)为评价指标,对比分析混合器进料高度差Δh、筒体直径∅_(m)、进料口管径∅_(1)和∅_(2)对旋流混合器混合性能的影响。结果表明:γ_(a)随着Δh的增大而减小,随着∅_(m)的增大而增大,当Δh由0增大至200 mm时,γ_(a)降低14.58%,当∅_(m)由150 mm增大至400 mm时,γ_(a)上升4.43%;增大∅_(1)或∅_(2)均可提高混合均匀度,当∅_(1)由8 mm增大至50 mm时,γ_(a)上升2.11%,当∅_(2)由6 mm增大至15 mm时,γ_(a)上升0.47%;γ_(a)对Δh和∅_(m)更为敏感,减小Δh或增大∅_(m)可显著提高旋流混合器的混合性能。研究结果可为旋流混合器的优化设计提供理论参考。 展开更多
关键词 旋流混合器 混合均匀度 结构优化 数值模拟
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催化剂高温焙烧炉结构设计与应力场分析 被引量：1
15
作者 周铁桩 刘浩澜 +7 位作者 孟令刚 王辛幸 包文勃 倪黎 谢庚华 王成强 杨斌 冯鑫 《石油化工设备》 2025年第2期65-71,共7页
针对催化剂焙烧过程中的高温及腐蚀工况,优化设计了一种内衬保温立式结构焙烧炉,采用内置保温和圆盘结构形式,降低了筒体运行温度,避免了筒体与高温腐蚀性介质环境接触而导致的筒体断裂事故的发生,强化了设备长周期运行的安全与稳定性,... 针对催化剂焙烧过程中的高温及腐蚀工况,优化设计了一种内衬保温立式结构焙烧炉,采用内置保温和圆盘结构形式,降低了筒体运行温度,避免了筒体与高温腐蚀性介质环境接触而导致的筒体断裂事故的发生,强化了设备长周期运行的安全与稳定性,并通过有限元分析软件对筒体强度及保温结构进行了优化设计。中试试验装置在调试及运行过程中,运行稳定可靠,其连续稳定运行时间已超过3 a,且新结构焙烧炉产品质量和温度分布均匀性均优于常规回转焙烧炉,为催化剂高温腐蚀环境中的焙烧提供了新思路,可为设备进一步大型化工作提供经验。 展开更多
关键词 催化剂焙烧炉 结构设计 应力场 分析
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PTA氧化反应器搅拌挡板设计优化及评定
16
作者 钱继兵 《石油化工设备技术》 2025年第5期9-13,I0001,共6页
某PTA氧化反应器的筒体材料为SA-51670/SB-265 Gr.1复合板,设计请购文件中要求其内部搅拌挡板的厚度不小于30 mm。设备制造厂家根据实践经验提出挡板优化设计方案,即改为三段式挡板形式。该设计方案通过增加支撑数量、缩短支撑间距,使... 某PTA氧化反应器的筒体材料为SA-51670/SB-265 Gr.1复合板,设计请购文件中要求其内部搅拌挡板的厚度不小于30 mm。设备制造厂家根据实践经验提出挡板优化设计方案,即改为三段式挡板形式。该设计方案通过增加支撑数量、缩短支撑间距,使挡板厚度大幅减小至16 mm。文章通过建立挡板支撑结构的简化模型,计算了其强度和挠度,同时采用有限元方法对该结构的应力强度、疲劳载荷进行了分析,评定结果显示,该结构满足专利商文件要求。后续对搅拌挡板进行了跟踪检查和评估,结果显示,设备运行1 a后,该挡板结构状态良好,未发现任何缺陷。实践表明,该优化设计方案可改善支撑受力,减小其对筒体复合板的影响,运行效果较好。 展开更多
关键词 PTA氧化反应器 挡板 强度 挠度 疲劳分析 优化设计 有限元分析
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冷氢化反应器硅粉进料管冲刷磨损特性数值计算
17
作者 周晴晴 申玲 马洋洋 《石化技术》 2025年第1期25-27,共3页
针对冷氢化反应器中硅粉对进料管管壁的冲刷磨损,利用计算流体力学软件对进料管内气固两相流开展数值模拟研究,探究不同输送气速、硅粉粒径及硅粉质量流量对进料管管壁冲刷磨损行为的影响规律,预测冲蚀位置及严重程度。结果表明:进料管... 针对冷氢化反应器中硅粉对进料管管壁的冲刷磨损,利用计算流体力学软件对进料管内气固两相流开展数值模拟研究,探究不同输送气速、硅粉粒径及硅粉质量流量对进料管管壁冲刷磨损行为的影响规律,预测冲蚀位置及严重程度。结果表明:进料管管壁的冲刷磨损主要集中在进料管斜管内管壁下半段;随着输送气速的增大,硅粉对进料管管壁的冲刷作用增大;随着硅粉粒径的逐渐增大,进料管管壁磨损程度逐渐降低;随着硅粉质量流量的增大,进料管管壁磨损程度呈线性增加。 展开更多
关键词 冷氢化反应器 硅粉 气固两相流 冲刷磨损 数值计算
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应用Tekla Structures软件完成裂解炉钢结构详细设计图纸
18
作者 刘义朋 《石油化工设计》 2025年第3期27-30,I0002,共5页
以裂解炉辐射段钢结构设计为例,介绍如何应用Tekla Structures软件完成裂解炉详细设计图纸。设计过程中实现了将完善的三维模型和二维图纸链接,并将三维模型迅速高效的转化为二维图纸的目标。简化了传统二维出图模式,辅助完成裂解炉钢... 以裂解炉辐射段钢结构设计为例,介绍如何应用Tekla Structures软件完成裂解炉详细设计图纸。设计过程中实现了将完善的三维模型和二维图纸链接,并将三维模型迅速高效的转化为二维图纸的目标。简化了传统二维出图模式,辅助完成裂解炉钢结构在裂解炉制造厂预制和项目现场顺利安装。 展开更多
关键词 裂解炉 Tekla STRUCTURES 钢结构 详图设计
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甲烷化装置反应器单独运行工况下的工艺优化研究
19
作者 张伟 《流程工业》 2025年第9期31-33,共3页
本文针对某化工企业一期甲烷化装置在第二大量甲烷化反应器C103A/B隔离检修过程中采用C102A/B反应器单独运行的特殊工况,分析了其运行模式、热量平衡问题及循环瓶颈等技术挑战。通过调整运行参数、优化换热路径及控制设备膨胀方向,有效... 本文针对某化工企业一期甲烷化装置在第二大量甲烷化反应器C103A/B隔离检修过程中采用C102A/B反应器单独运行的特殊工况,分析了其运行模式、热量平衡问题及循环瓶颈等技术挑战。通过调整运行参数、优化换热路径及控制设备膨胀方向,有效提升了装置在低负荷下的稳定性与安全性。研究为甲烷化装置在非设计工况下的运行提供了实践参考。 展开更多
关键词 甲烷化装置 C102A/B单独运行 热量控制 循环瓶颈 运行优化
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多相反应器中颗粒流动行为与反应效率关系研究
20
作者 张婷婷 凌志婷 王子涵 《中国科技期刊数据库 工业A》 2025年第7期050-053,共4页
多相反应器中颗粒物质流动特性对化学反应效率存在显著影响,颗粒尺寸分布与流动模式转换及局部湍流强度等参数直接决定着反应转化率,粒子图像测速技术结合计算流体力学模拟对颗粒运动轨迹进行追踪,建立起颗粒团聚与破碎等动态行为数学模... 多相反应器中颗粒物质流动特性对化学反应效率存在显著影响,颗粒尺寸分布与流动模式转换及局部湍流强度等参数直接决定着反应转化率,粒子图像测速技术结合计算流体力学模拟对颗粒运动轨迹进行追踪,建立起颗粒团聚与破碎等动态行为数学模型,实验表明,特定雷诺数范围内颗粒周期性运动提升传质效率,促进反应物转化,反应器几何结构优化设计实现颗粒悬浮时间精确调控,显著提升反应转化率,实现能耗大幅降低,研究成果为多相反应过程工业应用奠定理论基础,提供实践指导。 展开更多
关键词 多相反应器 颗粒流动 反应效率 传质特性 流场优化
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