高压滴流床中多相流动及传质特性研究

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1、北京化工大学硕士学位论文高压滴流床中多相流动及传质特性研究姓名：刘乃汇申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：刘辉2002.5.15高压滴流床中多相流动及传质特性研究.y}z9}94摘要滴流床反应器是广泛使用的气一液一固三相反应器之一，在工业上有着广泛的应用。本文以滴流床反应器中裂解汽油的选择性加氢为应用背景，重点研究了高压条件下床中多相流动及传质特性，为滴流床反应器的设计及放大提供坚实的实验和理论依据。首先，建立了一套适用高压传递实验的滴流床冷模实验系统及相应的采样和数据处理系统。在内径为0.025m的滴流床

2、反应器中，采用空气一水系统、氮气一水系统以及二氧化碳一氮气一水系统，分别在常压、高压(系统压力最大到4MPa)条件下，对1.34mm,3.00mm的玻璃珠以及三叶草填充滴流床的压降和液侧传质系数进行了实验测定，考察了操作参数的影响，获得对床层流动和传质特性的一些规律性的认识。实验中的主要发现是:在一定的条件下，床层填料的特征参数(颗粒尺寸和填充空隙率)以及操作压力(’压力效应”)对压降和液侧传质系数的影响主要通过惯性效应起作用，惯性力作用增加的结果是形体曳力作用增加，这使得床层压降增大，同时也促进了相间传质的改善

3、。/子其次，基于实验研究并通过滴流床中气液两相流动特征尺度的理论分析，提出以修正的相摩擦系数对相Reynolds数进行关联，获取低、高压滴流床中压降计算的统一关系式的新方法，得到同时预报常压及高压下压降和持液量的新计算式.fr一嘿拼'34)+1.25(11.41)Pg9=0最后，提出利用相摩擦系数对液侧传质系数进行关联的新方法，一.一一一一止兰亘，4k.s立皇V兰1主-一一一一-得到适用常压及高压的传质系数新关联式为、一〔呱PgPB.IatfkKla=0.922人一。，，，儿-0.259(户P。c/}户Pr.))

4、0265与文献报道的其它模型的比较表明，本文提出的方法可以提高压降、持液鬓吩质系数的预报精度，提出的上述计算式可以满足工程设计的需要。{关键词:滴流床，压降，多相流，传质系数MULTIPHASEFLOWANDMASSTRANSFERPROPERTIESINLOWANDHIGHPRESSURETRICKLEBEDSAbstractTricklebedreactorsarewidelyusedasmultiphasecontactorsinpetroleumprocessingandchemicalindustry.

5、Inthedesignofsuchreactors,evaluationoftheliquidholdup,pressuredrop,andmasstransfercoefficientisneededtoaccountforthecloselinkbetweentheglobalhydrodynamicsandthemasstransferandreactionperformancesofreactors.Duringpastdecades,thoughthethreecriticalparametershav

6、ebeenthesubjectofmanyexperimentalandmodelinginvestigations,apredictiveestimateoftheparametersremainsdifficultwithgoodaccuracy.Inthispaper,atrickle-bedof0.025mI.D.and0.6mheightpackedwiththree-robedcatalystandglassbeadswassetupforhydrodynamicsandmasstransferstu

7、dies.Dataoftwophasepressuredropandliquidfilmmasstransfercoefficientwere6btainedindiferentoperationconditions,includingoperationpressures(upto4MPa)anddiferentgasandliquidsuperficialvelocities.Basedontheexperimentalwork,relatedinfluencingfactorswerediscussed.Th

8、emainfindingofthepresentworkisthatundercertainconditions,thecharacteristicsofpackings(particlesizeandpackingvoidage)andoperationpressuresplayadecisiveroleinincreasinginertialefectsofflows