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近年来,固体酸C4烃烷基化成为替代腐蚀性强且有毒害的液体酸的一个主要研究方向,但固体酸存在迅速失活的致命弱点。为了解决以上问题,从工程角度出发,中国石油大学(北京)设计了烷基化新型组合反应—再生器,以实现烷基化工艺的连续反应和再生。本文在分析了液固流动系统实验研究和模拟研究基础上,进行了烷基化新型组合反应—再生器内流动规律的数值模拟研究,主要研究内容有以下几个方面:1、由双流体模型和颗粒动力学理论出发,选用合适的曳力模型,建立了新型组合反应—再生器内液固两相流动的数学模型,并进行了模型验证,模拟结果表明所预报的截面平均固含率轴向分布、液体速度径向分布和固含率径向分布与文献实验值数据相吻合,且对颗粒速度的预报与文献描述相符合。
2、采用已建立的液固两相流动数学模型对新型组合反应—再生器内的流动规律进行了模拟计算,获得了新型组合反应—再生器内详细的液体流速、固体流速和固含率等分布情况,揭示新型组合反应—再生器内液固两相流动细节。
3、通过对不同操作条件的工况进行模拟计算,研究了主水流、辅助水流和松动水流变化对表观液速、颗粒循环速率、两相速度和固含率的影响。研究表明,随着操作条件的变化,提升管反应器内流动行为经历了3个区域,即初始循环流化区、完全发展循环流化区和输送区,得到了不同操作区域的液固两相流的流动规律。