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內容簡介

　　本書匯集了研究團隊二十余年來在氣固流化床反應器基礎研究和工程放大方面的研究成果，介紹了流態(tài)化基本原理、剖析了催化裂化過程氣體分布器和工業(yè)流化床反應器流動問題，介紹了吡啶堿合成過程的特點、耦合流化床反應器內的多相流動、小型熱態(tài)反應器中的流動傳遞與反應、工業(yè)側線和工業(yè)反應器中的質量平衡、壓力平衡和熱量平衡以及反應性能。此外，本書還詳細介紹了新型耦合流化床反應器開發(fā)過程中的研究成果，包括半焦合成二硫化碳的熱力學分析和反應動力學分析、大型冷態(tài)流體力學實驗結果、工業(yè)耦合流化床反應器的設計要點、開工時流動與溫度的控制手段，以及工業(yè)裝置正常運行時的操作數據與分析。可供化工和石油化工等領域科技人員、工程技術人員、生產管理人員閱讀，也可供高等院?；瘜W工程與工藝、過程裝備與控制工程、石油化工等相關專業(yè)本科生、研究生學習參考。

作者簡介

　　劉夢溪，中國石油大學（北京）化工學院教授，博士生導師，中國顆粒學會青年理事，多相分離技術與裝備教育部工程中心主任。主要從事新型流化床反應器和氣固分離器的基礎研究與工程放大。主持國家重大研發(fā)計劃課題1項、國家自然科學基金2項，參加973計劃項目課題、國家自然科學基金重大項目課題多項。獲教育部技術發(fā)明二等獎2項，中國石油和化學工業(yè)聯合會科技進步獎、科技發(fā)明二等獎。獲發(fā)明專利14項，在國內外發(fā)表研究論文75篇，出版專著《催化裂化反應系統(tǒng)關鍵裝備技術》。基于氣液環(huán)流的理論提出氣固環(huán)流的理念，解決了環(huán)流理論的跨體系移植等問題。開發(fā)了基于氣固環(huán)流的耦合催化劑汽提器、預汽提器、顆?；旌掀鞯榷囗棿呋鸦P鍵裝備，成功應用于25套工業(yè)裝置。在同一套設備內實現慣性分離與離心分離的協同，實現了超短快分的工程放大，并在中試裝置上連續(xù)運行1000小時以上。開發(fā)出耦合氣固流化床反應器，成功應用于上海百金化工二硫化碳生產裝置，與安徽國星合作建成了全球首套2.5萬噸/年耦合流化床吡啶堿合成反應器并一次開車成功，解決了原裝置產品收率低、裝置易結焦等問題。盧春喜，中國石油大學（北京）領軍學者，重油國家重點實驗室二級教授、博士生導師，973計劃項目首席科學家，全國優(yōu)秀科技工作者，享受國務院政府特殊津貼。任化工學會會士，中國顆粒學會副理事長，中國化工學會化工過程強化專業(yè)委員會副主任委員，中國顆粒學會流態(tài)化專業(yè)委員會主任。獲國家科技進步二等獎2項，省部級科技成果獎21項。先后于國內外學術刊物發(fā)表論文360余篇，出版專著《催化裂化流態(tài)化技術》《催化裂化反應系統(tǒng)關鍵裝備技術》《氣固分離耦合強化新技術》、教材《煉油過程及設備》，獲國家專利100余件。主要從事教學和催化裂化工程領域的應用基礎研究和工程化應用，創(chuàng)建了重油催化裂化后反應系統(tǒng)的關鍵裝備平臺技術；解決了后反應系統(tǒng)結焦制約裝置長周期運行這一長期困擾企業(yè)的世界性技術難題；開發(fā)了FSC、CSC、VQS和SVQS新型快分技術，在工業(yè)裝置上成功應用，加工量占全國的40%以上；開辟了一條科研成果快速轉化的成功之路。將氣液環(huán)流理論結合氣固體系，為環(huán)流反應器在氣固流化床強化領域的應用開辟了良好途徑，形成的催化裂化反應系統(tǒng)關鍵裝備耦合強化新技術已在國內127套工業(yè)裝置中成功應用。

圖書目錄

第1章流態(tài)化基本原理 001
1.1流態(tài)化顆粒 001
1.1.1顆粒的分類 002
1.1.2有關顆粒的一些概念 005
1.2流化床的形成與流化相圖 010
1.2.1壓降與流速的關系 011
1.2.2流化床實際與理想狀態(tài)的差異 013
1.2.3低速氣固流化床的床型 014
1.2.4流化相圖 016
1.2.5umf、umb、ut、uc、ufp的確定 019
1.3催化裂化催化劑床膨脹 037
1.3.1床膨脹高度歷史回顧 037
1.3.2密相床高的確定 039
1.4夾帶、揚析和輸送分離高度 041
1.4.1顆粒的夾帶 041
1.4.2顆粒的揚析 049
1.4.3輸送分離高度 055
1.5工程放大中必須解決的問題 064
參考文獻 066

第2章工業(yè)流化床的氣體分布器 069
2.1工業(yè)氣體分布器簡介 069
2.1.1氣體分布器的作用及要求 069
2.1.2氣體分布器的結構形式 070
2.1.3樹枝狀分布器 072
2.2樹枝狀氣體分布器的流場 082
2.2.1樹枝狀氣體分布器內的氣相流場 082
2.2.2樹枝狀氣體分布器外的兩相流場 094
參考文獻 113

第3章工業(yè)流化床反應器流動問題的剖析 115
3.1裝置介紹 115
3.2數值模擬方法 118
3.2.1氣相流場的數值模擬方法 118
3.2.2氣固兩相流場的數值模型 121
3.3待生劑分配器的影響 126
3.4外取熱分配器的影響 127
3.5主風分布器的影響 131
3.6優(yōu)化方案及性能預測 142
3.6.1優(yōu)化方案的確定 142
3.6.2方案一性能預測 143
3.6.3方案二性能預測 144

第4章吡啶堿合成過程簡介 168
4.1吡啶堿合成工藝簡介 168
4.1.1吡啶堿的生產工藝 168
4.1.2醛氨法生產吡啶堿 170
4.2工業(yè)吡啶堿合成裝置目前存在的問題及解決方案 175
4.2.1分布器結焦現象的分析 175
4.2.2新型耦合流化床反應器 177
參考文獻 179

第5章吡啶堿合成耦合反應器內的多相流動 181
5.1氣固兩相在預提升進料段內的流動特性 182
5.1.1軸向流動特性 182
5.1.2典型截面的流體力學特性 184
5.2噴嘴射流流動行為 190
5.2.1示蹤氣體的濃度分布 190
5.2.2射流擴散長度 191
5.2.3氣相返混特性 196
參考文獻 201

第6章吡啶堿合成耦合反應器內的流動、傳遞與反應 202
6.1裝置簡介和實驗方法 202
6.2實驗結果及分析 205
6.3流動-反應模型的建立 208
6.3.1流動模型的選擇 208
6.3.2流動-反應模型的建立 210
6.4模型預測分析 212
參考文獻 216

第7章新型耦合流化床反應器的工業(yè)化 218
7.1新型耦合流化床反應器的工業(yè)化實驗 218
7.1.1裝置簡介 218
7.1.2實驗結果分析 223
7.2全反應器模型 226
7.2.1耦合反應器的流動模型 227
7.2.2耦合反應器的反應器模型 238
7.2.3模型預測結果與實驗數據的對比 244
7.3新型耦合流化床反應器的工業(yè)運行數據分析 247
參考文獻 260

第8章二硫化碳合成過程簡介 263
8.1二硫化碳合成工藝簡介 263
8.1.1木炭法 263
8.1.2半焦法 264
8.1.3天然氣法 265
8.1.4丙烯法 268
8.1.5其他工藝 268
8.1.6半焦法合成二硫化碳循環(huán)流化床工藝 268
8.2半焦制二硫化碳的反應 270
8.2.1半焦制二硫化碳的反應熱力學 270
8.2.2半焦制二硫化碳固定床反應研究 278
參考文獻 286

第9章耦合反應器內的兩相流動行為 287
9.1實驗裝置與測量方法 287
9.2燃燒器內的流體力學行為 290
9.2.1燃燒器內半焦床層的密度分布 290
9.2.2燃燒器內的夾帶速率 294
9.3半焦提升管內的流體力學行為 296
9.3.1實驗現象 297
9.3.2提升管內床層密度的分布 298
9.4半焦在循環(huán)管線中的流動 302
9.4.1主要松動點對顆粒循環(huán)的影響 303
9.4.2一般松動點對顆粒循環(huán)的影響 306
9.5氧化鋁小球的流體力學行為 307
9.5.1基本實驗現象 308
9.5.2氧化鋁小球在流化床中的流動行為 312
9.5.3氧化鋁小球在提升管中的流動行為 314
9.6半焦和氧化鋁小球混合顆粒的流體力學行為 315
9.6.1基本實驗現象 315
9.6.2混合顆粒在流化床內的流體力學行為 316
9.6.3混合顆粒在提升管內的流體力學行為 319

第10章二硫化碳耦合反應器的工業(yè)化 322
10.1半焦制二硫化碳循環(huán)流化床工藝的設計結果 322
10.1.1反應-燃燒系統(tǒng)簡介 323
10.1.2循環(huán)流化床工藝的開工要點 327
10.1.3循環(huán)流化床的操作條件 340
10.2循環(huán)流化床工業(yè)裝置工藝條件的優(yōu)化 343
10.2.1操作條件對反應產率和產品分布的影響 343
10.2.2循環(huán)半焦夾帶氣體對產品收率和分布的影響 347
10.3工業(yè)裝置燃燒器內半焦流動規(guī)律的研究 359

參考文獻 366