『Оригинальный материал от команды переводчиков HaiChuan: падение давления в реакторе с фиксированным наполнителем (однофазная трубка)

Thread Content

Английское название: Pressure Drop In Fixed (Single Phase Tubular Packed) Bed Reactors
Оригинальная ссылка: Нажмите здесь
Автор оригинала: ankur2061
ID переводчика: @芽芽_ITZK
Те, кто хочет подписаться на статьи «Группы переводчиков Хайчуань», пожалуйста, оставьте комментарий под постом с текстом «Я хочу подписаться» или напишите мне в личные сообщения. Мы будем сразу уведомлять всех о появлении новых статей! Здравствуйте! Сегодня мы будем говорить о падении давления в реакторах с фиксированным слоем. Давайте рассмотрим факторы, которые в реакторе с неподвижным слоем могут теоретически вызывать падение давления. При проектировании должен учитываться безопасный предел теоретического падения давления. “Падение давления: для газов и жидкостей его необходимо рассчитывать с использованием уравнения Эйлера: (ΔP/L) = K*Re*(150 + 1.75*Re)*((1 – ε) / ε)^3*(μ^2 / (ρ*Dp^3)). Здесь (ΔP/L) — падение давления на единицу длины, измеряемое в кПа/м или psi/фут. Re — число Рейнольдса, безразмерная величина; его значение определяется по формуле W*Dp/(μ*(1 - ε)). ε — пористость, также безразмерная величина. Пористость катализатора в новой упаковке зависит от типа катализатора и способа его заполнения. Для катализаторов цилиндрической формы с использованием метода заполнения типа “шнурок” пористость составляет 0,45; при тщательном заполнении — 0,35. Для катализаторов с размером 1/20 дюйма (1,3 мм) и 1/10 дюйма (2,6 мм) пористость при использовании метода заполнения типа “шнурок” составляет 0,47; при тщательном заполнении — 0,40. Для катализаторов в виде пластин пористость составляет 0,41. μ — вязкость газа или жидкости при данных условиях, измеряется в кг/м. (фунты/фут·час) K = константа размерности = 0,001 (метрическая система) = 1,665·10⁻¹¹ (американская система). ρ = плотность газа или жидкости при текущих условиях, кг/м³ (фунты/фут³). Dp = эквивалентный диаметр частиц, м (футы). W = массовый поток жидкости или газа на единицу площади поперечного сечения реактора, кг/с·м² (фунты/час·фут²). Эквивалентный диаметр частиц используется для расчета падения давления в цилиндрической форме; для этого применяется следующая формула: Dp = 3·D·L / (2·L + D). Здесь Dp – эквивалентный диаметр частиц, м (футы); D – фактический диаметр частиц, м (футы); L – средняя длина частиц, м (футы). Константы Эйлера составляют 150 и 1,75; они были определены на основе данных о падении давления в различных системах частиц. Для частиц с заданной специальной формой использование этого уравнения и этих констант иногда приводит к значительным ошибкам при прогнозировании падения давления. Кроме того, из-за использования оценок пористости кровати и эквивалентного диаметра частиц в расчетах падения давления часто возникают ошибки. Эти ошибки обусловлены неопределенностью плотности и размера частиц. Метод наполнения катализатором в реакторах с неподвижным слоем: до 1970-х годов стандартным способом наполнения таких реакторов был метод наполнения в виде «шнурков». В процессе установки с помощью резиновых шлангов катализатор подается из входного отверстия реактора через брезентовый трубопровод к дну катализаторной камеры реактора. Эта тканевая труба крепится к воронке или емкости для загрузки у входа в реактор; с помощью этого метода катализатор помещается в реактор через мешки, что предотвращает нахождение отдельных частиц (особенно цилиндрической формы) в состоянии покоя на одном и том же уровне. Цилиндрические катализаторы располагаются друг поверх друга на разных горизонтальных и вертикальных уровнях. Столбчатые катализаторы укладываются в случайном порядке, что приводит к образованию мостиков и полостей между ними. В процессе работы реактора эти мосты и промежутки часто обрушиваются. Плотность кровати увеличивается по мере уменьшения её глубины. Тight-фит установка: с 1970 года нефтеперерабатывающие заводы, производители катализаторов и подрядчики по их установке разработали оборудование для tight-фит установки, способное значительно сократить количество пустот и мостиков. Тight-фит установка позволяет увеличить плотность катализаторного слоя на 17%. Кроме того, в отличие от установки с использованием гольфов, при плотной установке не требуется, чтобы человек заходил в реактор для равномерного распределения катализатора. Рабочим в реакторе необходимо дышать чистым воздухом и носить обувь с правильным распределением веса, чтобы избежать сжатия катализатора. Путем введения частиц катализатора (а именно цилиндрической формы) в реактор каждый цилиндр может свободно оседать на поверхности катализатора, тем самым обеспечивая плотную загрузку. До столкновения с другими цилиндрическими катализаторами отдельный цилиндрический катализатор предполагается находящимся в горизонтальном, неподвижном положении. В таких случаях цилиндрические катализаторы предпочтительно размещают горизонтально, чтобы свести к минимуму вероятность образования мостиков или пустот. Падение давления из-за подъема слоя: при режиме потока сверху вниз, который в реакторах встречается реже, падение давления, рассчитанное с помощью приведенной выше формулы, должно быть меньше падения давления, вызванного теоретическим подъемом слоя. Желательно, чтобы это значение составляло менее 50%, а в любом случае — не более 75%. Теоретическое падение давления, вызванное подъемом слоя материала на поверхности, равно: (ΔP/L)BL = K*(ρp – ρ)*(1 – ε). Здесь: (ΔP/L)BL – это теоретическое падение давления, выраженное в кПа/м или фунтах на квадратный фут; ρp – плотность частиц катализатора, выраженная в кг/м³ или фунтах на кубический фут; ρ – плотность газа и жидкости при текущих условиях, выраженная в кг/м³ или фунтах на кубический фут; ε – пористость слоя материала, без единиц измерения; K – константа, равная 0,0098 для метрической системы и 0,00694 для системы USC.

Падение давления у входа в форсунку: Падение давления у входа в форсунку определяется по следующим формулам: ΔPe = (K*ρ*(UL – UI)^2) / 2; ΔPi = (1,3*K*ρ*UI^2) / 2; ΔPb = (0,5*K*ρ*UL^2) / 2. Здесь ΔPe – это потери давления, возникающие из-за внезапного расширения трубопровода у входа в диспетчер; ΔPi – это падение давления, вызванное столкновением газа с нижней поверхностью диспетчера; ΔPb – это падение давления, возникающее из-за щелей у входа в диспетчер. ρ – плотность газа и жидкости при текущих условиях, выраженная в кг/м³ или фунтах на кубический фут; UI – скорость потока у входа в диспетчер, выраженная в м/с или футах в секунду; UL – скорость потока во внешних трубопроводах, выраженная в м/с или футах в секунду; K – константа, равная 0,001 для метрической системы и 2,156E-4 для системы USC.

Падение давления у пробоотборника и выходной форсунки: Падение давления у пробоотборника и выходной форсунки определяется по следующим формулам: ΔPs = (2,8*K*ρ*US^2) / 2; ΔPc = (0,5*K*ρ*UL^2) / 2. Здесь ΔPs – это падение давления, возникающее из-за утечек через отверстия и каналы пробоотборника, выраженное в кПа или фунтах на квадратный фут; ΔPc – это падение давления, вызванное внезапным сужением выходной форсунки, выраженное в кПа или фунтах на квадратный фут. US – скорость потока через отверстия и каналы, выраженная в м/с или футах в секунду; K – константа, равная 0,001 для метрической системы и 2,156E-4 для системы USC