氧熱法電石生產新工藝的反應器設計與性能模擬.pdf

1、電石是重要的化工基礎原料，主要用于生產乙炔。所得的乙炔可以合成很多有機化合物，例如合成橡膠、人造樹脂等;此外，電石乙炔化工也廣泛應用于精細化工及冶金工業(yè)等。工業(yè)上合成電石的方法是電熱法，但由于電熱法存在著“高能耗、高物耗、高污染”問題，劉振宇等提出氧熱法合成電石新工藝?；诖斯に圀w系的特點，本文分別開展了氣流床反應器和復合床反應器設計和性能模擬研究，以期為此新工藝的工業(yè)化提供參考依據。
　　 首先，利用計算流體軟件FLUENT考

2、察了反應器中的單相流動特性，分析不同進氣流量下氣體軸向速度沿反應器高度以及徑向的分布變化并用實驗結果驗證。結果表明:(1)在相同的進氣流量下，反應段的速度比擴大段和預熱段的氣速大。在不同的進氣流量下，隨著進氣流量的增大，氣體軸向速度變大，但擴大段和預熱段的增大趨勢比反應段小。(2)在相同進氣流量下，氣體軸向速度沿反應器徑向減小。
　　 其次，利用CFD軟件FLUENT對已提出的氣流床設計概念進行數(shù)值模擬，重點研究了體系的流動和傳

3、熱特性和不同焦炭粒度對燃燒火焰中心的影響。結果表明:(1)氣流床反應器的壓力場、速度場和溫度場分布合理。而在溫度場中氣流床內的反應段，氣體溫度局部達到3000K以上，電石合成反應可以在此區(qū)域發(fā)生。(2)焦炭的粒度增大，火焰中心達到的溫度降低，火焰中心位置下移。120μm焦炭顆粒是一個分界點。自此增大焦炭顆粒粒度以后，其火焰中心的溫度減小不明顯，且火焰中心位置幾乎不下移。適宜焦炭粒度為120μm。
　　 最后，對復合床反應器的流動

4、性能和氣流床段的顆粒沉降進行了研究，研究表明:(1)反應器的整體壓力分布均勻，壓降主要集中在反應段的氧氣噴嘴處和固定床段。(2)反應段發(fā)生回流，氣流床段中氣體沿壁面向上運動，并與電石合成生成的CO匯合向反應器上部運動。(3)反應段的底部溫度最高，達到2000～2300K，電石合成反應在此區(qū)域內發(fā)生。(4)隨著原料球團顆粒粒度減小，顆粒在氣流床段的停留時間增加顯著。球團粒度需在30μm以上，才能有效避免顆粒發(fā)生氣流夾帶。(5)當原料球團顆