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化学工程 2005年第5期33卷 43-46页

作者：王春利金思毅赵文周传光青岛科技大学化工学院山东青岛266042

基于反应、混合和分离操作的基本原理,将反应器系统进料条件由纯组分进料情况拓展到包含反应物、产物及副产物进料的情况,采用几何图示方法,在二维浓度空间分析了总收率等值线与可得区的关系,导出了反应分离再循环系统的一般化特性方程... 详细信息

基于反应、混合和分离操作的基本原理,将反应器系统进料条件由纯组分进料情况拓展到包含反应物、产物及副产物进料的情况,采用几何图示方法,在二维浓度空间分析了总收率等值线与可得区的关系,导出了反应分离再循环系统的一般化特性方程。结合Van de Vusse反应模式分析了反应分离再循环系统特性曲线的构造方法,考察了未反应物回收率m,产品R随副产物D的带出率j对反应分离再循环系统一般化特性方程的影响。

关键词：反应分离再循环系统过程综合反应器网络可得区

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天然气非催化部分氧化转化炉模拟

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高校化学工程学报 2014年第6期28卷 1249-1254页

作者：徐月亭代正华李超刘海峰周志杰王辅臣华东理工大学煤气化与能源化工教育部重点实验室上海市煤气化工程研究中心上海200237

O2/CH4比、操作压力和气化炉长度等因素对天然气非催化部分氧化转化炉的运行至关重要。研究建立了基于反应动力学的反应器网络模型和平衡模型。考察了O2/CH4摩尔比、压力与停留时间对合成气出口温度和组成的影响。结果表明,反应器网络... 详细信息

O2/CH4比、操作压力和气化炉长度等因素对天然气非催化部分氧化转化炉的运行至关重要。研究建立了基于反应动力学的反应器网络模型和平衡模型。考察了O2/CH4摩尔比、压力与停留时间对合成气出口温度和组成的影响。结果表明,反应器网络模型的预测结果与工业运行数据吻合较好。随着O2/CH4摩尔比增大、压力的上升或停留时间的变长,两种模型模拟结果的差异逐渐变小。反应器网络模型模拟结果表明,O2/CH4摩尔比上升,合成气温度逐渐升高,出口甲烷含量逐渐降低,H2/CO摩尔比逐渐下降。在停留时间较短时,压力的上升会促进甲烷的转化,而在停留时间较长时,较高的压力会抑制甲烷的转化。

关键词：天然气非催化部分氧化平衡模型反应器网络反应机理

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新型燃烧技术的数值模拟

新型燃烧技术的数值模拟

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作者：王星陈山东建筑大学

学位级别：硕士

优化能源结构驱使天然气占一次能源消费比例不断提高,通过各种燃烧方式的天然气高效清洁利用已成为节能和环境保护中一个越来越重要的方面。预测燃烧产生的有害气体是燃烧过程数值模拟的一个关键问题。针对甲烷燃烧体系,将化学动力学模... 详细信息

优化能源结构驱使天然气占一次能源消费比例不断提高,通过各种燃烧方式的天然气高效清洁利用已成为节能和环境保护中一个越来越重要的方面。预测燃烧产生的有害气体是燃烧过程数值模拟的一个关键问题。针对甲烷燃烧体系,将化学动力学模拟与CFD数值模拟相融合,发展燃烧过程的有害气体预测方法,可为天然气高效清洁利用提供一条重要的手段和途径。主要研究结论如下:1.建立了甲烷燃烧体系的化学动力学模型,研究了甲烷在不同组分下的燃烧特性,结果表明:(1)在研究的当量比范围内,绝热火焰温度呈抛物线分布,最高值位于略为富燃料当量比处(Φ≈1.05);在低当量比和高当量比区域,氮氧化物的摩尔分数均很低。(2)将二氧化碳、氮气、氩气分别作为稀释气体加入到燃料侧,燃烧温度依次降低;在稀释比相同的情况下,二氧化碳的加入对减少氮氧化物的生成更为有效。(3)氢气与甲烷混合燃烧的燃烧温度低,掺混比越大,温度降低的幅度就越大;氢气的加入使得温度上升迅速,氢气含量越多,温度上升就越快,说明了氢气的助燃作用;氢气掺入甲烷燃烧,着火温度降低,掺混比越大,着火温度越低。2.建立了甲烷燃烧体系的双旋流燃烧模型,计算结果表明:(1)燃烧室的底部两侧死角区有两个基本对称的小旋涡,燃烧室中部有两个较强的旋涡,旋涡中间为中心回流区;热态流场回流区的长度要比冷态略短,而热态的回流负速度比冷态的大。(2)温度场整体基本为轴对称分布,燃烧器出口附近温度梯度最大;CO主要分布在燃烧室出口附近;HO主要分布在燃烧室壁面区域。3.在上述研究的基础上,本文提出了燃烧过程数值模拟的反应器网络模型,用以解决微量有害气体的预测问题。具体方法是:依据速度场、温度场和浓度场特性,将燃烧空间划分为典型的理想反应器;综合考虑分区的个数和形状,以停留时间作为主要判别参数,确定反应器类型;将理想反应器连接为反应器网络,反应器网络的计算即获得微量有害气体的数值。反应器网络模拟计算表明,燃烧室出口的一氧化碳、一氧化氮和二氧化氮排放量依次降低,氮氧化物的生成量随负荷降低而增大。

关键词：甲烷燃烧特性化学动力学数值模拟反应器网络

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二甲醚/氨气作为燃气轮机组替代燃料的基础燃烧特性研究

二甲醚/氨气作为燃气轮机组替代燃料的基础燃烧特性研究

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作者：孙国军华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

开发二甲醚（DME）、氨气（NH3）绿色替代燃料对实现“碳达峰,碳中和”发展目标具有重要意义。为了阐明替代燃料燃烧过程的能质转换特性、探索提高燃烧过程效率的原理,分别对掺混DME、NH3的CH4/空气层流预混火焰的（火用）损特性进行分... 详细信息

开发二甲醚（DME）、氨气（NH3）绿色替代燃料对实现“碳达峰,碳中和”发展目标具有重要意义。为了阐明替代燃料燃烧过程的能质转换特性、探索提高燃烧过程效率的原理,分别对掺混DME、NH3的CH4/空气层流预混火焰的（火用）损特性进行分析。结果表明,宽掺混比范围内,NH3的热力学第二定律性能要优于DME;热传导源项驱动了总（火用）损率随温度的升高而降低;运行压力的提升有利于降低化学和排气（火用）损率;而随着当量比的上升,总（火用）损率先减小后增大,并在化学计量比附近达到最小值。此外,还构建了多运行参数共同作用下的总（火用）损率响应函数,该函数在掺混比α=0～1、未燃烧气体温度T=295～495 K、运行压力P=1～20 atm以及当量比Φ=0.6～1.4的运行范围内得到了良好验证,有望为CH4/DME、CH4/NH3燃料燃烧系统的设计优化与运行提供帮助。为了深入研究DME、NH3和CH4混合燃料的着火和层流燃烧特性,对不同初始条件下的着火延迟时间、层流燃烧速度及敏感性进行分析。结果表明,DME的添加既可以有效促进着火,也能提高层流燃烧速度,而NH3的添加虽然增加了着火延迟时间,对掺混比变化并不敏感,同时还会降低层流燃烧速度;初始温度的升高可以有效加快层流燃烧速度,提高火焰稳定性,但不同温度条件下的敏感性系数差别较小;压力的升高可以有效降低着火延迟时间,改善着火特性,但会降低层流燃烧速度;随当量比的增加,层流燃烧速度先升高后降低,并在化学计量或微富燃附近达到极值。为了实现对燃烧室污染物排放水平的精准预测,基于悉尼燃烧器提供的SM1火焰模型搭建化学反应器网络模型,分析不同运行工况条件对污染物排放指数的影响。结果表明,使用CFD—CRN反应器网络模型计算方法既可以将详细反应机理引入到复杂燃烧器的燃烧/污染物计算,还能有效降低计算成本;掺混DME可以有效降低混合燃料CO排放指数（EICO）,而且不会影响NO和NOx的排放水平,NH3掺混比会改变污染物排放指数随进口温度的变化趋势;压力升高会降低污染物排放,但DME掺混燃料NO、NOx的排放水平由热力型NO主导,EINO和EINOx因绝热火焰温度升高明显增大。

关键词：二甲醚氨气 (火用)损化学动力学反应器网络污染物排放

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基于导数分析确定最优反应工艺(Ⅰ)简单反应体系

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青岛化工学院学报（自然科学版） 2000年第2期21卷 143-146,155页

作者：胡仰栋华贲韩方煜华南理工大学化工学院广州510640 青岛化工学院计算机与化工研究所青岛266042

反应过程的优化设计是化工过程开发与设计的重要研究领域。本研究从认识反应动力学特性入手 ,提出了基于目标函数瞬时值的导数 ,确定最优反应工艺的方法。作者将反应体系分为三类 ,对其中的第一类即简单反应体系进行了分析。给出了drdC... 详细信息

反应过程的优化设计是化工过程开发与设计的重要研究领域。本研究从认识反应动力学特性入手 ,提出了基于目标函数瞬时值的导数 ,确定最优反应工艺的方法。作者将反应体系分为三类 ,对其中的第一类即简单反应体系进行了分析。给出了drdCA与最优反应器类型之间的关系判据 ,分析了 drdCA与进料条件的关系。对几种典型的简单反应 ,分析了其最优网络结构。

关键词：反应器网络导数分析化工过程反应体系工艺

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