微界面强化重油浆态床低压加氢的传质基础

发布时间：2024-03-16 15:49

　　每年将数亿吨重油加工成轻质馏分或化工原料关系到我国国家能源安全和能源资源的高效利用。然而传统的重油浆态床加氢反应器(TSR)一般都是在高压下运行,这会产生一系列负面影响。本文发展了一种新的加氢方法——微界面强化浆态床加氢反应器(MISR),构建了MISR中气泡Sauter平均直径d₃₂和气-液相界面积a以及能量耗散率ε数学模型,并建立了冷模模拟实验体系d₃₂和a的测试系统。理论计算结果表明,MISR中氢气传质速率远大于TSRs,这为MISR中重油高效、低压加氢提供了理论依据。实验研究表明,在实际操作条件下,当气液比(氢/油)从10变化到150时,MISR中d₃₂在220～420μm范围内。与高压操作下的TSRs相比,MISR内气液界面面积和氢传质速率分别提高了20～100倍和20～50倍。分析显示,d₃₂和a的理论计算结果与实测值的误差均在15%以内。

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【部分图文】：

图1微界面强化浆态床重油加氢模拟实验装置示意图

冷模实验在常压、55℃下进行，模拟油品流量为4L/h,氦气流量为40～640L/h。实验过程中，气液比（进入反应器前两相常压条件下体积流量的比值）的调节方法：固定模拟油品流量为4L/h,通过调节氦气钢瓶出口阀，使气体流量在40～640L/h范围变化。实验所用气体（氦气）自....

图2模拟实验体系的照片和气泡粒径分布

通过对实验状态下几百幅照片中气泡粒径的统计分析和计算，可得如图2(b）所示的气泡粒径分布（气液比=100）。图2(b）表明，该工况下体系气泡粒径大多处于200μm左右，d32≈310μm，且呈理想的对数正态分布特征。3.2气液比对气泡大小的影响

图3气液比对模拟体系气泡大小的影响

当其他条件不变时，气液比对该体系气泡Sauter平均直径d32的影响如图3所示。图3表明，随着气液比的升高，体系气泡d32呈现先增大后减小的变化趋势。考虑到当气液比从10增至150时，d32仅在220～420μm之间变化，因此，MISR内气液比对气泡大小的影响相对较小。

图4气液比对气-液相界面积的影响

由图4可知，随着MISR内气液比的升高，体系气-液相界面积呈先减小后增大的趋势。该趋势是气液比对气泡大小和气含率共同影响的结果：随着反应器内气液比升高，d32先增大后减小（图3）；由此导致体系气泡停留时间先缩短后增长，而气含率则先降低后升高，最终导致图4所示结果。图4还表明，气-....

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