蜂窝状催化剂中空结构对固定床反应器压降的影响

• 作者: 翁俊旗 刘鑫磊 余佳豪 施尧 叶光华 屈进 段学志 李金兵 周兴贵
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 固定床 颗粒分辨计算流体力学 压降 催化剂 单孔柱 七孔柱 模拟
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 催化、动力学与反应器
• 页码范围: 266-274
• 页数: 8页
• 分类号: TQ021.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20211431

摘要

压降是衡量固定床反应器优劣的重要指标，直接影响了反应性能和综合能耗，催化剂颗粒的外形和尺寸是影响固定床反应器压降的关键因素。采用颗粒分辨计算流体力学模型，研究了工业上常用的蜂窝状催化剂颗粒上中空结构对固定床反应器压降的影响规律。首先，通过对比实验测量的催化剂床层空隙率和压降，验证了建立的颗粒分辨计算流体力学模型的合理性和准确性，其中模型计算获得的压降与实验值相差5%以内。接着，研究了蜂窝状催化剂颗粒开孔个数的影响，发现在催化剂颗粒体积和开孔体积相同的情况下，开孔个数不会显著影响催化剂床层的空隙率，但开孔个数增加会导致压降增大，这主要是由于孔径变小后增大了流体在孔内的动量损失。最后，考察了单孔柱催化剂颗粒尺寸的影响，发现可通过调变外圆柱半径、内孔半径和高度，进而大幅度改变催化剂床层空隙率和压降，当单孔柱壁面越薄时，空隙率越大，致使压降越低。研究结果可以为催化剂颗粒外形的优化设计提供强大的模型工具和一定的理论指导。