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农业机械学报 2024年第9期 450-458页

作者：仵明太张浩张一鸣段钰婷王博文王绍金令博西北农林科技大学机械与电子工程学院华盛顿州立大学生物系统工程系

针对水热提取反应目前主要依靠微波强化，存在穿透深度小、加热均匀性差的问题，利用加热均匀性更好的射频波为热源，基于常见的水平式平行极板射频加热系统设计了一套适用于射频强化的水热反应器。该水热反应器主要由双层反应釜、压力... 详细信息

针对水热提取反应目前主要依靠微波强化，存在穿透深度小、加热均匀性差的问题，利用加热均匀性更好的射频波为热源，基于常见的水平式平行极板射频加热系统设计了一套适用于射频强化的水热反应器。该水热反应器主要由双层反应釜、压力调节装置、光纤测温计和气动磁力搅拌器4部分构成，首先对整机结构及工作原理进行阐述，然后基于内压薄壁圆筒应力分析理论和磁力耦合传动理论对双层反应釜和气动磁力搅拌器的关键零部件进行设计，并完成了压力调节装置和测温方式的设计和选型，最后完成射频强化水热反应试验平台的搭建，并选取搅拌转速、液固比和射频极板间距对水热反应器的搅拌和升温性能进行了测试。结果表明：当液固比大于20 mL/g时，搅拌转速与对照样品纯水无显著差异(p>0.05),此时液固比不再是影响搅拌转速的主要因素；当液固比小于40 mL/g、搅拌转速大于150 r/min时，极板间距是影响物料升温速率的主要因素，随着极板间距的减小，升温速率不断加快，当极板间距为130 mm时，升温速率可达到8～10℃/min。

关键词：水热反应器射频加热水热提取过程强化反应釜磁力搅拌

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含油污泥水热反应器内气液两相的实验及数值模拟研究

含油污泥水热反应器内气液两相的实验及数值模拟研究

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作者：贾智凯中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

油泥中含有大量宝贵的二次资源,油泥的资源化利用和合理回收对能源行业的发展意义重大。油泥水热处理新技术在油品回收方面具有相对优势,其中,水热反应器内蒸汽与油泥混合的好坏是后续油品回收的关键。因此,探索高效强化蒸汽与油泥混合... 详细信息

油泥中含有大量宝贵的二次资源,油泥的资源化利用和合理回收对能源行业的发展意义重大。油泥水热处理新技术在油品回收方面具有相对优势,其中,水热反应器内蒸汽与油泥混合的好坏是后续油品回收的关键。因此,探索高效强化蒸汽与油泥混合的水热反应器形式至关重要。基于油泥水热处理新技术,采用实验与数值模拟的方法系统地分析了水热反应器内气液两相之间的混合情况。首先考察了不同质量分数的CMC水溶液与不同温度下含油污泥的流变特性,并通过幂律方程得到其流变参数。又以空气-水/CMC水溶液为混合体系,考察了气泡在水/CMC水溶液中的生成过程,采用高速摄像技术考察了介质、进气流量、上升高度对气泡生成过程的影响,并得到不同位置处气泡的等效直径。最后利用液相测速仪得到测量位置处的液相速度与后续模拟结果进行对比。结果表明,介质为水时,在相同进气流量下,气泡尺寸随上升高度的增大而增大;在反应器相同高度处,气泡尺寸随进气流量的增大而增大。当介质为CMC水溶液时,气泡尺寸随上升高度、进气流量、溶液浓度的增大而增大。基于实验获得的介质流变特性、气泡等效直径及液相速度,对反应器内气液混合情况进行了数值模拟,以空气-水/CMC水溶液为介质考察了三种不同气泡模型之间的差异并与实验进行对比,得到适用于本文的最佳模型。然后,以水蒸气-含油污泥为介质,以物料混合性能评估参数为依据,系统地研究了喷嘴数量、液相温度、进气流量、喷射高度、喷嘴孔径以及喷嘴角度对于气液混合的影响。最后将反应器尺寸相似放大,考察了反应器几何和混合的相似性。结果表明,反应器内的混合性能随液相温度的升高而升高,随进气流量的增加而升高;随着喷嘴高度的下移,反应器底部位置处的液相流动性明显得到改善,整体混合效果更好;当喷嘴数量为2个、孔径为3.5mm并与直径保持45°进气角度时,气相对液相的推动力最大,反应器中部位置处液相的搅动程度最高,说明反应器内的混合效果最佳。而放大后的水热反应器也基本遵循几何形状与混合强度的相似规律。

关键词：非牛顿流体气泡生成含油污泥水热反应器数值模拟

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含油污泥水热反应器内气液两相的数值模拟研究

含油污泥水热反应器内气液两相的数值模拟研究

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作者：李思源中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

含油污泥中含有大量的可利用资源,如不对其合理化处置则会造成资源浪费、环境污染等负面问题。对含油污泥更高效的进行减量化、资源化、无害化处理是油田企业亟需解决的问题。水热处理方法在高含水油泥处理方面具有良好的工业前景,其中... 详细信息

含油污泥中含有大量的可利用资源,如不对其合理化处置则会造成资源浪费、环境污染等负面问题。对含油污泥更高效的进行减量化、资源化、无害化处理是油田企业亟需解决的问题。水热处理方法在高含水油泥处理方面具有良好的工业前景,其中,水热反应器内蒸汽与油泥混合的好坏是油泥脱水的关键。因此,探索高效强化蒸汽与油泥混合效果的水热反应器形式非常重要。基于油泥水热处理新技术,采用CFD方法模拟了水热反应器内气液两相之间的混合情况。以空气-水为介质分析了气液两相在搅拌反应器内的混合情况,考察了进气结构、进气量对反应器内气含率、液相流场分布的影响;以空气-含油污泥为介质分析了单层桨、双层桨反应器内气液两相的混合情况,考察了含油污泥的黏度、桨叶的数量对反应器内气含率、液相流场分布的影响;构建无搅拌结构的水热反应器数学模型,以饱和水蒸气-含油污泥为介质分析了无搅拌结构反应器内蒸汽和油泥的混合过程,考察了蒸汽进气量、进气管直径对反应器内气含率、气相速度分布的影响。模拟结果表明,环管分布器更有利于气相在反应器内分布;随着含油污泥黏度范围的降低,气相在反应器内扩散的越均匀;相比单层桨,双层桨反应器内上部含油污泥能更好的受到扰动,气液之间能更好的混合传质;在无搅拌结构反应器内,随着进气量的增加,反应器内出现混合死区的区域减少;通过改变进气孔径总结气含率分布规律,发现当反应器孔径为3.5mm,开孔数为8个时,反应器内总体的气含率分布较好。

关键词：含油污泥气含率无搅拌结构水热反应器数值模拟

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水热反应器在制备阻燃剂氢氧化镁上的应用

水热反应器在制备阻燃剂氢氧化镁上的应用

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2018年镁化合物行业年会暨行业发展论坛

作者：刘立平天津长芦汉沽盐场有限责任公司

＜正＞～～

关键词：无机阻燃剂氢氧化镁制备工艺水热反应器

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一种污泥水热干化处理装置中水热反应器的设计

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中国石油和化工标准与质量 2021年第14期41卷 101-102页

作者：刘传斌中石化国际事业天津有限公司天津300074

依据相关标准,利用资料分析、设计计算和对比试验的方法,对污泥水热干化处理装置中水热反应器的选材、结构设计和搅拌器选型三个指标进行研究,分析每种因素的最优方案。结果表明:水热反应器主体材料选择奥氏体-铁素体型双相不锈钢是适宜... 详细信息

依据相关标准,利用资料分析、设计计算和对比试验的方法,对污泥水热干化处理装置中水热反应器的选材、结构设计和搅拌器选型三个指标进行研究,分析每种因素的最优方案。结果表明:水热反应器主体材料选择奥氏体-铁素体型双相不锈钢是适宜的,结构设计成带内部蒸汽环管加热的搅拌容器可满足水热干化处理工艺的要求,搅拌器选择四斜叶开启涡轮式结构型式对污泥具有最优的搅拌效果。

关键词：水热反应器选材结构设计搅拌器

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高温水中有机合成反应的研究

高温水中有机合成反应的研究

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作者：徐广重庆大学

学位级别：硕士

高温水(High-temperature Water,HTW)是指温度介于100℃到350℃之间的压缩液态水,它的物理化学性质在高温高压条件下都发生了明显的变化。其介电常数小使得高温水可以作为有机溶剂,其电离常数大使高温水也可以作为酸碱催化剂,与此同时... 详细信息

高温水(High-temperature Water,HTW)是指温度介于100℃到350℃之间的压缩液态水,它的物理化学性质在高温高压条件下都发生了明显的变化。其介电常数小使得高温水可以作为有机溶剂,其电离常数大使高温水也可以作为酸碱催化剂,与此同时高温水还可以作为反应物进行反应。从而使某些需要加入酸碱催化剂的有机反应中避免使用这类催化剂,使其反应过程绿色环保。近年来,绿色化学的流行与推广,高温水在有机合成反应中的研究更是引起国内外学者的关注。基于此,本文探索了高温水中的三个反应过程,第一是高温水中N-芳香酰胺及其衍生物的合成,第二是高温水中2-苯基苯并噁唑及其衍生物的合成,第三是高温水中2-烃基-氮杂芳烃及其衍生物的合成。本论文的第一部分研究了高温水中N-芳基酰胺及其衍生物的合成(Scheme1),通常的合成方法:用酸酐、酰氯、酸类作为酰化剂,在加入缩合剂(DCC,DIC等)或者路易斯酸催化剂(Al Cl3、In Cl3、Sb Cl3等)的情况下进行反应。本实验以不同取代基的苯胺与脂肪酸作为反应原料,水作为反应溶剂,无需催化剂存在的条件下,在容积为10ml的水热反应釜中,将温度设定为(160,170,180,190,200℃)进行反应。结果发现反应温度180℃,反应时间5h(6h),溶剂水为3m L,苯胺和脂肪酸反应摩尔比为1:10(8)时,得到N-芳香酰胺衍生物的收率为19～99%。本方法具有操作流程简单,分离纯化过程比较简易等优点。论文第二部分研究了高温水中2-苯基苯并噁唑及其衍生物的合成(Scheme 2),文献中提到的合成路径有两条:一条是邻羟基苯胺和酸在高温强酸条件下脱水得到,一般产率较低且反应时间过长;另一条是邻羟基苯胺与醛类在强氧化剂存在下,生成席夫碱被氧化后得到得到目标产物。和上述合成途径相比,该合成路径在10ml的水热合成反应釜中,将反应温度设定为(110,120,130,140,150℃),水作为反应溶剂,不同取代的芳香醛和邻羟基苯胺反应生成2-苯基苯并噁唑类化合物。实验结果表明反应温度在120℃,反应时间为3h,水量(4m L),不同取代基团的芳香醛和邻羟基苯胺反应摩尔比为1:1时,得到2-苯基苯并噁唑类化合物的的收率为38～88%。本方法具有操作流程简单,无催化剂使用,分离纯化过程比较简易等优点。论文的第三部分探索了高温水中2-烃基-氮杂芳烃及其衍生物的合成(Scheme3)。有机合成中利用sp3-H活化生成C-C键是一种重要的合成方法。烷基-氮杂芳烃衍生物大多都有药物活性,例如作为抗炎剂、抗肿瘤、抗HIV和分子探针等。通过sp3-H活化合成烷基-氮杂芳烃化合物通常有各种不足,如反应时间长,使用有毒、昂贵的催化剂,产生大量有机废液。本实验用2-甲基喹啉和不同取代的醛为原料,水做溶剂,进行水热反应,结果表明温度为150℃,反应时间为2h,水量为(2m L),反应物2-甲基喹啉与不同类型的醛反应摩尔比为2:1时,得到目标产物2-烃基-氮杂芳烃的收率为36～80%。该方法具有短时间,易操作,无污染等优点,且无需加入任何催化剂。

关键词：高温水 N-芳基酰胺 2-苯基苯并恶唑 2-烃基-氮杂芳烃水热反应器绿色化学

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