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本文以中国石化股份有限公司科技开发项目“大型苯烷基化鼓泡床反应器的研究开发”为背景,进行了乙烯/苯烷基化反应器内气体分布器和传质系数研究。
在温度314—473 K、压力O.130—3.641 MPa范围内,在机械搅拌高压釜中,测定了乙烯在液体苯中的溶解度和气液体积传质系数,得出了乙烯在苯中的溶解度以及体积传质系数随温度和压力变化的经验关联式,其中溶解度的计算值与实验值的相对误差基本在10%以内。借助ASPEN PLUS软件结合溶解度实验数据确定了SRK方程为最适合模拟乙烯/苯体系的物性参数的热力学方程,并通过ASPEN PLUS软件模拟分析了乙烯在苯中的传质特性。
在鼓泡塔内考察了穿孔气速、孔径对气泡大小、气泡分布及其气泡上升速度的影响,研究了表观气速与气含率的关系以及气体穿孔动量与射流长度的关系。研究表明:当穿孔气速达到一定的值后,才能保证分布器布气均匀,只有在适当的穿孔气速下,鼓泡塔操作稳定,此时也有利于气体与液体的动量交换,可促进气液的混合以及气体的溶解和吸收。
采用变质量流流体分布技术,借助大型冷模试验研究,开发了大型乙烯/苯烷基化反应器内的多孔管支管型气体分布器。并建立了适用于烷基化鼓泡床反应器的气体吸收传质模型,通过模拟计算确定了分布器上方乙烯在苯中溶解和混合均匀的适宜空间,优化了多孔管支管型分布器的孔间距和管间距的设计。