大型加压环流反应器的冷模试验.docx

研究开发大型加压环流反应器的冷模试验胡 发 亭（煤炭科学研究总院北京煤化工 研究开发 大型加压环流反应器的冷模试验 胡 发 亭 （煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院，北京 100013） 摘 要：环流反应器结构简单，优点多，因而近年来应用广泛。为了将环流反应器引入煤炭液化领域，建立了大 型环流反应器冷模试验装置。进行了氮气-水体系的冷模运转试验，考察了表观气速、压力和表面张力对环流反应 器中气含率的影响。在此基础上，对鼓泡状态和环流状态下的气含率进行了比较，并考察了环流反应器的操作弹 性，得出了有重要意义的结论。 关键词：环流反应器；气含率；冷模试验 中图分类号：TQ 021 文献标识码：A 文章编号：2008–6613（2009）02–0198–05 Cold model simulation experiments of large-scale pressurized loop reactor HU Fating (Beijing Research Institute of Coal Chemistry，China Coal Research Institute，Beijing 100013，China) Abstract：The loop reactors are applied widely for its simple structure and many merits. To introduce the loop reactor for coal liquefaction，a large-scale loop reactor cold model experimental apparatus was built. Many tests for nitrogen-water system were made with this apparatus，and the effects of gas superficial velocity，pressure and superficial tension on gas holdup were investigated. The gas holdups of bubble state and loop state were compared and loop reactor’s operational flexibility was investigated. Important conclusions were reached. Key words：loop reactor；gas holdup；cold-state experiment 下，对大型环流反应器的研究比较少[4－5]，而大型 加压环流反应器的研究还未见报道[6－7]。因此本研 究在环流反应器及煤炭液化反应器方面都具有重要 的创新意义。 1 试验 1.1 试验装置及流程 冷模反应器属于内环流环隙气升式环流反应 器，反应器主要结构及尺寸大小见图 1。导流筒下部 有气液分布板，分布板周边均布多个喷嘴，以促使 环流反应器（LR）是在强化鼓泡反应器的基础 上发展起来的一种新型多相反应器。其内部流体进 行有规则的循环流动，结构简单，具有较好的传热、 传质和混合特性，易于工程放大，适合于气-液、液- 液、气-液-固之间的均相和非均相反应[1]。目前已在 化学工业、生化工程、环境工程以及石油化工等领 域得到应用，其应用前景将非常广泛[2－3]。 虽然环流反应器具有上述优点，但在煤液化领 域还没有应用的先例。因此作者所在课题组针对煤 炭加氢液化反应体系的特点建立了新型环流反应器 冷模试验台，并利用氮气和水体系进行了冷模运转 试验希望通过冷模试验，来模拟煤液化反应体系中 的煤浆与氢气体系的流体力学行为，为煤炭液化领 域开发出新型的反应器——环流反应器。当前环流 反应器的研究绝大多数集中在小型装置及常压条件 收稿日期：2008–06–25；修改稿日期：2008–07–28。 基金项目：国家重点基础研究发展计划（国家 973 计划）项目 （2004CB217604）。 第一作者简介：胡发亭（1976—），男，硕士，工程师，现主要从事 煤炭直接液化技术及环流反应器流体力学研究等。电话 010 –E–mail hafating@163.com。 第 2 期胡发亭：大型加压环流反应器的冷模试验·199·液体和液体从环流反应器环隙向上运动。环流反应器中部和下部安装有 2 块玻璃视镜，用来观察 气泡大小、形状及运动行为。冷 第 2 期 胡发亭：大型加压环流反应器的冷模试验 ·199· 液体和液体从环流反应器环隙向上运动。环流反 应器中部和下部安装有 2 块玻璃视镜，用来观察 气泡大小、形状及运动行为。冷模装