气固两相流内中空多孔催化剂性能的数值模拟

作     者：吴秋莹 孔令凯 徐骥 葛蔚 袁绍军 Qiuying WU;Lingkai KONG;Ji XU;Wei GE;Shaojun YUAN

作者机构：四川大学化学工程学院四川成都610065 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049 中国科学院绿色过程制造创新研究院北京100190 

出 版 物：《过程工程学报》 (The Chinese Journal of Process Engineering)

年 卷 期：2021年第21卷第7期

页      面：774-785页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 0817[工学-化学工程与技术] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 081701[工学-化学工程] 0802[工学-机械工程] 0703[理学-化学] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：中国科学院信息化专项课题(编号:XXH13506-301) 中国科学院前沿科学重点研究项目(编号:QYZDJ-SSW-JSC029) 国家自然科学基金委重大计划集成项目(编号:91834303) 国家重点研发计划项目(编号:2017YFB0202203) 工业化虚拟过程平台的研发与典型应用(编号:IAGM-2019-A03) 挑战计划国防基础科研科学挑战专题(编号:TZ2016001) 

主　　题：中空多孔催化剂 气固流态化 传质速率 反应速率 数值模拟 

摘      要：气固流态化过程中流体和颗粒分别聚集,形成稀密两相,严重限制其传质效率和反应速率的提高。针对此问题,本工作设计了一种中空多孔结构的催化剂颗粒,通过模拟方法研究该颗粒对稀密两相气相传质与反应的影响,及其在稀密相间转换的时间尺度。结果表明,一定的流动强度时,在颗粒稀密相转换的时间尺度内,中空多孔结构的颗粒能够有效地在稀相存储反应气体,并在密相释放,为密相提供额外的反应气体,增强体系的整体反应效率。当催化反应速率高于传质速率时,在所研究的流动条件下中空多孔颗粒体系的反应效率比实心球形颗粒体系高出26.92%~29.55%。可以预见在稀密相分布更广的大型气固流化床反应器中,中空多孔结构的催化剂颗粒能够更为有效地提高反应器的整体效率。