固含率对沸腾床反应器流体力学性质的影响
发布时间：2021-06-22 13:54
沸腾床反应器（Ebullated-Bed Reactor）因其结构简单、热容量大、传热性能好、温度易控制、操作成本低等优点而广泛应用在石油化工、生物化工、废水处理和煤的液化等领域,对其进行深入的研究有着重要的科研和工业应用价值。沸腾床流体力学的研究对于其设计、放大和优化操作非常重要,但由于多相流动的复杂性,对流体力学基础理论的研究仍然十分困难。因此,对该种类型的反应器做深入的研究很有必要性。本论文结合工业渣油加氢反应器装置和工艺条件,建立了内径0.286 m、高7 m的沸腾床大型冷模装置,采用空气-水-氧化铝颗粒三相体系来模拟工业反应器,主要研究了在不同操作条件下固含率（特别是高固含率,高达60%）对沸腾床内的总气含率、轴向气含率分布、大小气泡含率、大小气泡的直径、大小气泡的上升速度、固体颗粒轴向浓度分布及颗粒轴向扩散等流体力学特性的影响。实验结果表明,随着表观气速的增大,总气含率、大小气泡含率及其上升速度、液相体积传质系数、固体颗粒浓度分布及颗粒轴向扩散系数等都增大,但小气泡上升速度和直径随之减小;随着固含率的增大,总气含率降低,液相体积传质系数和颗粒轴向扩散系数都降低,而大气泡的直...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１沸腾床重油加氢反应器装置示意图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｂｕｌｌａｔｅｄ－ｂｅｄ?ｒｅａｃｔｏｒｓ?ｆｏｒ?ｕｐｇｒａｄｉｎｇ?ｒｅｓｉｄｕｅ??２．２．２
，，量方法。??学特性的研宄??表明，流体力学特性是研究气液固三相沸腾床反应器内部传质反应器设计与放大的基础。但是由于实验体系、操作条件以及结果也是不尽相同的，对气含率、气泡大小等流体力学参数随也是不能统一的。所以要进行大量的冷模实验，改变物系、操气液固三相体系。??参数一般都包含流型、气含率、固含率、气泡大小及尺寸、气许多方面。??三相流化床体系中，一般根据反应器内气泡的流动行为可以划别为气泡聚集区、气泡分散区（相当于均匀鼓泡区）、气泡节涌区。如图（２．２）所示。??
（ａ）压差法??本实验采用压差法测量塔内的总气含率以及不同轴向高度两个取样口之间的气含??率，图３．１可以看到压差器的连接方式。首先，在塔底和塔顶各设置一个测压点，通过??两测压点之间的压差可以计算出床层的总气含率。然后再分别测量每两个测压孔之间的??压降，从而得到气含率轴向分布规律。在气液速操作条件稳定条件下，塔内轴向单位高??度的压降可表示为：??△Ｐ??■＾＝?（Ｐｇ＾ｇ?＋?Ｐｌ＾ｌ＋?Ｐｓ＾ｓ）ｇ?（３—１）??式中ＡＨ为两测压点之间的距离。塔内气液固三者相含率的关系为??＾?＋?—?１?（３＿２）??根据公式（３－１）和（３－２），可得到气含率的关系式??＾?＝?１?＋?｛ｙｌ－１）Ｅｓ￣＾?（３＇３）??值得注意的是，采用压差传感器测量压降时，与使用压力表测反应器轴向某单个点??的压力值不同，其压力读数要减去高度为ＡＨ的液柱产生的静压差。由公式（３－３）可知，??ｐｓ、ｐｚ、Ｐｐ?ＡＨ等参数都是己知的，只需要测量ＡＰ和就可以得到相对应的两点之??间的气含率４。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]鼓泡塔反应器的两级气泡模型参数研究[J]. 石岩,黄子宾,程振民,杨涛,刘建坤,葛海龙,孟兆会,蒋立敬,方向晨. 化学工程. 2016(01)
[2]国外重渣油沸腾床加氢反应器[J]. 贾丽,王喜彬,杨涛,贾永忠. 炼油技术与工程. 2012(05)
[3]湍动浆态床流体力学研究（Ⅰ） 气含率及其分布规律[J]. 王丽军,张煜,李希. 化工学报. 2008(12)
[4]浆态鼓泡床反应器萘异丙基化合成2,6-二异丙基萘[J]. 李克景,何广湘,靳海波,赵震. 过程工程学报. 2008(03)
[5]鼓泡塔中气泡尺寸分布和局部气含率研究[J]. 林松,李良超,王嘉骏,顾雪萍,冯连芳. 化学工程. 2008(02)
[6]浆态鼓泡床反应器的混沌性研究[J]. 王兴军,胡立舜,沈军杰,王辅臣,于遵宏. 计算机与应用化学. 2006(09)
[7]高气速下鼓泡塔中气含率分布的测定[J]. 王丽雅,庄华洁,宋景祯,陈斌,李希. 化学反应工程与工艺. 2006(01)
[8]液相氧化环己烷制备环己酮的鼓泡塔新工艺[J]. 郭志武,靳海波,项志军,佟泽民,程立泉,胡镇华. 过程工程学报. 2005(06)
[9]加压大型鼓泡床反应器内大小气泡气含率研究[J]. 张同旺,靳海波,何广湘,佟泽民,朱建华. 化学工程. 2004(05)
[10]γ射线透射技术测量气液鼓泡塔内气含率的轴向分布[J]. 靳海波,杨索和,佟泽民. 化工学报. 2004(09)
硕士论文
[1]鼓泡塔中流动与传递参数的检测[D]. 王丽雅.浙江大学 2006
[2]高温高压下浆态鼓泡床气液传质特性的研究[D]. 刘德林.北京化工大学 2004
本文编号：3242959
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１沸腾床重油加氢反应器装置示意图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｂｕｌｌａｔｅｄ－ｂｅｄ?ｒｅａｃｔｏｒｓ?ｆｏｒ?ｕｐｇｒａｄｉｎｇ?ｒｅｓｉｄｕｅ??２．２．２
，，量方法。??学特性的研宄??表明，流体力学特性是研究气液固三相沸腾床反应器内部传质反应器设计与放大的基础。但是由于实验体系、操作条件以及结果也是不尽相同的，对气含率、气泡大小等流体力学参数随也是不能统一的。所以要进行大量的冷模实验，改变物系、操气液固三相体系。??参数一般都包含流型、气含率、固含率、气泡大小及尺寸、气许多方面。??三相流化床体系中，一般根据反应器内气泡的流动行为可以划别为气泡聚集区、气泡分散区（相当于均匀鼓泡区）、气泡节涌区。如图（２．２）所示。??
（ａ）压差法??本实验采用压差法测量塔内的总气含率以及不同轴向高度两个取样口之间的气含??率，图３．１可以看到压差器的连接方式。首先，在塔底和塔顶各设置一个测压点，通过??两测压点之间的压差可以计算出床层的总气含率。然后再分别测量每两个测压孔之间的??压降，从而得到气含率轴向分布规律。在气液速操作条件稳定条件下，塔内轴向单位高??度的压降可表示为：??△Ｐ??■＾＝?（Ｐｇ＾ｇ?＋?Ｐｌ＾ｌ＋?Ｐｓ＾ｓ）ｇ?（３—１）??式中ＡＨ为两测压点之间的距离。塔内气液固三者相含率的关系为??＾?＋?—?１?（３＿２）??根据公式（３－１）和（３－２），可得到气含率的关系式??＾?＝?１?＋?｛ｙｌ－１）Ｅｓ￣＾?（３＇３）??值得注意的是，采用压差传感器测量压降时，与使用压力表测反应器轴向某单个点??的压力值不同，其压力读数要减去高度为ＡＨ的液柱产生的静压差。由公式（３－３）可知，??ｐｓ、ｐｚ、Ｐｐ?ＡＨ等参数都是己知的，只需要测量ＡＰ和就可以得到相对应的两点之??间的气含率４。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]鼓泡塔反应器的两级气泡模型参数研究[J]. 石岩,黄子宾,程振民,杨涛,刘建坤,葛海龙,孟兆会,蒋立敬,方向晨. 化学工程. 2016(01)
[2]国外重渣油沸腾床加氢反应器[J]. 贾丽,王喜彬,杨涛,贾永忠. 炼油技术与工程. 2012(05)
[3]湍动浆态床流体力学研究（Ⅰ） 气含率及其分布规律[J]. 王丽军,张煜,李希. 化工学报. 2008(12)
[4]浆态鼓泡床反应器萘异丙基化合成2,6-二异丙基萘[J]. 李克景,何广湘,靳海波,赵震. 过程工程学报. 2008(03)
[5]鼓泡塔中气泡尺寸分布和局部气含率研究[J]. 林松,李良超,王嘉骏,顾雪萍,冯连芳. 化学工程. 2008(02)
[6]浆态鼓泡床反应器的混沌性研究[J]. 王兴军,胡立舜,沈军杰,王辅臣,于遵宏. 计算机与应用化学. 2006(09)
[7]高气速下鼓泡塔中气含率分布的测定[J]. 王丽雅,庄华洁,宋景祯,陈斌,李希. 化学反应工程与工艺. 2006(01)
[8]液相氧化环己烷制备环己酮的鼓泡塔新工艺[J]. 郭志武,靳海波,项志军,佟泽民,程立泉,胡镇华. 过程工程学报. 2005(06)
[9]加压大型鼓泡床反应器内大小气泡气含率研究[J]. 张同旺,靳海波,何广湘,佟泽民,朱建华. 化学工程. 2004(05)
[10]γ射线透射技术测量气液鼓泡塔内气含率的轴向分布[J]. 靳海波,杨索和,佟泽民. 化工学报. 2004(09)
硕士论文
[1]鼓泡塔中流动与传递参数的检测[D]. 王丽雅.浙江大学 2006
[2]高温高压下浆态鼓泡床气液传质特性的研究[D]. 刘德林.北京化工大学 2004
本文编号：3242959
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