『海川翻译组原创』固定(单相管填料)床反应器的压降

阿9 · 发表于 2018-4-25 09:43:34

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英文题目：Pressure Drop In Fixed (Single Phase Tubular Packed) Bed Reactors

原文链接：点我

原文作者：ankur2061

翻译员ID：@芽芽_ITZK

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大家好，
今天的内容与固定床反应器的压降有关。
让我们研究一下在固定床反应器中能够引起理论上压降的因素。设计压降应考虑到理论压降的安全极限。
“压降”：对于气体和液体，这都要根据“欧拉”方程来计算
(ΔP/L) = K*Re*(150 + 1.75*Re)*((1 – ε) / ε)^3*(μ^2 / (ρ*Dp^3))

这里

(ΔP/L) =床的压降kPa/m (psi/ft)

Re=雷诺数，无量纲的= W*Dp/(μ*(1 - ε))

ε =孔隙率，无量纲的

新鲜包装的催化剂中的孔隙率

催化剂类型	填充方式	孔隙率，ε
1/16 in.(1.6mm)柱形	袜带式添装	.45
1/16 in.(1.6mm)柱形	紧密式添装	.35
1/20 in.(1.3mm)和1/10 in.(2.6mm) ASQ	袜带式添装	.47
1/20 in.(1.3mm)和1/10 in.(2.6mm) ASQ	紧密式添装	.40
1/8 in.(3.2mm)片状	堆积	.41

μ =在当前条件下气体或液体的粘度，Kg/m。(磅/ ft.hr)
K =维度常数= 0.001 (Metric) = 1.665E-11 (USC)
ρ =在当前条件下气体或液体的密度, kg/m3 (lb/ft3)
Dp= 颗粒当量直径, m (ft)
W =基于反应堆横截面积上的液体或气体的质量通量kg/s.m2 (lb/hr.ft2)

颗粒当量直径用于计算柱形压降，用下面的公式，
Dp = 3*D*L / (2*L + D)

这里
Dp =颗粒当量直径m (ft)
D = 颗粒实际直径, m (ft)
L = 平均颗粒长度, m (ft)

“欧拉”常数为150和1.75，这是由来自各种粒子系统的压降数据拟合得出的。对于给定的特殊形状的颗粒，使用这个方程式和这些常数有时会在压降预测中产生明显的误差。此外，由于使用床的孔隙率和当量颗粒直径的估计值，压降计算经常会出现误差。这些误差是由于颗粒密度和颗粒尺寸的不确定性造成的

袜带式添装：在上世纪70年代之前，固定床反应器填充催化剂的标准方法是袜带式添装。在袜带式添装的过程中，一根帆布管道将催化剂从反应器人孔入口输送到反应器催化剂床的底部。这个帆布管道是附着在反应器入口的装料斗或漏斗上，用这种方法通过袋子把催化剂堆放在反应器床上，防止单个的颗粒(特别是柱形)处于一个稳定的水平的静止位置。柱形催化剂在各种水平和垂直位置上叠加。
柱形催化剂按随机方向堆积使催化剂之间形成桥接和空隙。在反应器运行过程中，这些桥梁和空隙往往会坍塌。床密度随着床深度的减小而增加。
紧密式添装：自1970年以来，炼油厂、催化剂制造商和催化剂装载承包商已经开发出了能显著减少空隙和桥接的紧密式添装设备。紧密式添装可使催化剂床密度增加17%。
此外，与袜带式添装不同，紧密式添装不需要人进入反应器将催化加均匀分布。反应器内的工人需要呼吸空气和重量分布的鞋子，以防止他们挤压催化剂。
通过将催化剂颗粒(具体是圆柱型的)引入反应器中，使每个圆柱体可以自由地落在催化剂表面上，从而完成紧密式添装。在被其他柱形催化剂撞击之前，单独的柱形催化剂假设它处于一个水平的静止位置。在这种情况下，柱形催化剂倾向于水平放置，尽量减少架桥或产生空隙的可能性。
床上升引起的压降：在反应器中较不常见的上流操作，从上述方程计算的压降必须保持在理论床上升引起的压降以下，最好小于50%，在任何情况下均不超过75%。床上升引起的理论压降为:
(ΔP/L)BL = K*(ρp – ρ)*(1 – ε)

这里:
(ΔP/L)BL = 床上升引起的理论压降, kPa/m (psi/ft)
ρp = 催化剂颗粒密度, kg/m3 (lb/ft3)
ρ = 在当前条件下气体和液体的密度, kg/m3 (lb/ft3)
ε = 床的孔隙率，无量纲
K =量纲常数 = 0.0098 (Metric) = 0.00694 (USC)
喷嘴进口处产生的压降：通过喷嘴进口产生的的压力下降是以下公式的总和：
ΔPe = (K*ρ*(UL – UI)^2) / 2
ΔPi = (1.3*K*ρ*UI^2) / 2
ΔPb = (0.5*K*ρ*UL^2) / 2

这里
ΔPe =连接分配器入口膨胀段的管线突然膨胀引起的压力损失, kPa (psi)
ΔPi =由于气体撞击分配器底板产生的压降, kPa (psi)
ΔPb =分配器入口处缝隙产生的压力下降, kPa (psi)
ρ =在当前条件下气体和液体的密度, kg/m3 (lb/ft3)
UI =分配器入口膨胀段的流速, m/s (ft/sec)
UL = 外部管道的流速, m/s (ft/sec)
K = 量纲常数 = 0.001 (Metric) = 2.156E-4 (USC)

采样器和出口喷嘴压降:通过采样器和出口喷嘴产生的压降是以下公式的总和
ΔPs = (2.8*K*ρ*US^2) / 2
ΔPc = (0.5*K*ρ*UL^2) / 2

这里
ΔPs = 通过孔和采样器槽泄露而产生的压降, kPa (psi)
ΔPc =出口喷嘴突然收缩导致的压降, kPa (psi)
US =通过孔和槽的速度, m/s (ft/sec)
K = 量纲常数 = 0.001 (Metric) = 2.156E-4 (USC)

liuquan1100 · 发表于 2018-4-25 09:48:00