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雾霾严重威胁人类生命健康,机动车尾气污染是雾霾产生的原因之一。烷基化油作为重要的汽油调和组分,对减少机动车尾气污染、改善空气质量有至关重要的作用。新兴的纯离子液体法和固体酸法因存在一定问题而未大规模商业推广。硫酸法工艺成熟、成本较低,对其工艺改进,尤其是反应器升级,仍受到炼油界的重视。 喷射混合器喷射速度快,混合效率高,利用喷射器进行喷射混合及反应,可以缩短反应时间,降低设备成本和操作成本。国外已有将喷射反应器用于碳四烷基化反应的报道,但反应器的结构和喷射原理等尚未研究透彻,因此有必要对其进行研究。本文采用CFD模拟与实验相结合的方法,对喷射反应器进行了系统的研究,主要内容如下: (1)建立了喷射器的三维模型,并对模型进行了离散,在进行了网格无关性验证后对喷射器内流场进行初步计算模拟,通过单相数值模拟,掌握了喷射器模型建立、计算模型选择以及网格划分的一般方法,为液-液两相混合奠定基础。 (2)对喷射反应器内液-液两相混合过程进行CFD模拟,通过单因素实验考察了进料方式、喷嘴-喉管面积比 m、喷嘴-喉管间距Ls、扩散角度α、出口形式等结构参数对喷射混合的影响,并以均布特性和混合特性指标对结果进行分析,发现较优的结构参数为:m=1~1.14、Ls=1mm、α=5°、切向进料、环形喷出,在较优的结构参数下,流量在设计范围内的变化对喷射混合的影响不明显。 (3)设计了喷射实验工艺流程图,并完成核心部件的设计、配套设备的选型;设计了可行的实验方案,包括实验前的准备、实验方法及注意事项、实验数据采集和分析,目前该装置已在中科院过程所廊坊分部搭建。 (4)进行了单相喷射实验,验证了实验的可行性,在单相喷射实验成功运行的基础上,采用水和15#白油进行了液-液两相喷射混合实验,实验结果基本达到预期。