第10卷第2期 2010年4月
过程工程学报
The Chinese Jourmal of Process Engineering
多床层径向反应器中床层的流场行为
李瑞江，崔春霞，吴勇强，朱子彬
(华东理工大学大型工业反应器工程教育部工程研究中心，上海200237)
Vol.10 No.2 Apr.2010
摘要：在直径3m、高5m的大型多床层径向反应器冷模装置上，通过测定流体在流道和各分床层内的静压分布，考察了各分床层的流体流动行为和特征，结果表明，当流道静压差的均方根偏差小于1%时，各分床层静压差的均方根偏差小于5%，流体在各分床层的径向流速沿轴向分布均勾，流速最大偏差小于5%：当流道静压差沿轴向的差别大于10%时，则其沿轴向分布显著不均匀，且靠近流道静压变化梯度大的分床层的径向流速均匀性最差，床层上下端流速偏差达70%.Ⅱ型流动形式是动量交换型径向反应器的最佳选择，适宜的两流道静压差设计可实现径向流速沿床层轴向完全均勾分布。
关键词：径向反应器：动量交换；多床层；流体分布；流场
中图分类号：TQ021 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009606X(2010)02-020906
层由2~3种不同催化剂或吸附剂组成，满足数种不同反应或分离要求，如氢氧化乙苯脱氢两床层径向反应器[9]
径向流反应器是一种高效节能反应器，适用于气固两相流催化反应，已在石油化工、碳一化工等化工过程工业中得到广泛应用.工业用径向反应器大都属动量交换型，如负压操作的乙苯脱氢反应器、常压的氨氧化反应器、中压催化重整、低压的连续催化重整反应器和甲茉歧化反应器等.由于设备制造技术的提高，大型中高压甲醇合成反应器大都也属动量交换型.动量交换型径向反应器在工业中应用普通
径向反应器按流体的流动形式可分为Z型和型，有学者[23]认为对动量交换型径向反应器Ⅱ型是其最佳选择，遗够的是尚缺少对径向反应器床层流场的实验研究。径向反应器流场较复杂，若流经床层的径向流速分布不均匀，将带来催化剂负荷不均、偏离最佳操作条件、反应器操作恶化等间题。早期的研究者(2-)考察了反应器流动形式、反应器内分流流道和集流流道形式、流道截面积的比值及反应器的高径比等结构参数对径向流体分布的影响，进行了反应器的优化设计，但他们的研究仅限于反应器几何结构参数的影响，且将床层内的流体流动作一维简化处理，忽略了对流体在径向床层内流场特征行为的析.Yoo等[)、徐志刚等8]对轴径向反应器床层流动进行了二维模拟，其不足之处在于将床层边界条件进行简化处理，认为边界压力在轴向上恒定，且其重点在于考察催化剂封内的流体流动，面未对床层主体的径向流动行为进行深入分析.而径向床层主体却是反应器的核心和关键所在
多床层径间反应器是一种新型径向反应器，催化床
和多床层径向空气过滤器[10(如图1所示)，具有结构简单、紧、高效等特点.多床层径向反应器内分床层更薄，对床层流体均匀性要求更高，而以前的工作很少涉及.Heggs等[对多床层径向空气过滤器建立了流体力学模型，测定了流道内压力分布，并对流道内流体分布和多床层的压力变化进行了预测，但其仍将流体在径向床层的流动作维简化处理，Kareeri等[!]利用CFD软件进行模拟，对Heggs等[的工作进行了验证，指出了流体流速沿床层轴向不均匀性分布的类型，但十分遗够的是其未对多床层径问床内分床层的流体均匀性进行分析．至今，对流体在径向床层中的行为规律或多床层径向反应器分床层中的流场未见详尽研究，而影响床层流场的关键因素更未见完整的实验研究和模拟研究
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图丨多床层径向过滤器简图
Fig.1 Sketch of multi-layered radial air filter/10]
本工作在建立的三床层大型径向反应器冷模装置上，通过实测流道及多床层内静压分布和变化规律，采用连续性方程和二维欧根方程，利用大型冷模实测获得的边界条件，模拟计算得到径向床的流道和床层内或分
收稿日期：20091023，修回日期：2010-01-18
作者篇介：李瑞江(1972-)），男，河南省安阳县人，博士研究生，副教授，主要研究方向为催化反应工程与装备、化工工艺；朱子彬，通讯联系人，
Tel: 021-64252386, E-mail: zhuzb@ecust.edu.cn 万方数据