英文題目：Pressure Drop In Fixed (Single Phase Tubular Packed) Bed Reactors
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原文作者：ankur2061
翻譯員ID：@芽芽_ITZK
大家好，
今天的內容與固定床反應器的壓降有關。
讓我們研究一下在固定床反應器中能夠引起理論上壓降的因素。 設計壓降應考慮到理論壓降的安全極限。
“壓降”：對於氣體和液體， 這都要根據“歐拉”方程來計算
(ΔP/L) = K*Re*(150 + 1.75*Re)*((1 – ε) / ε)^3*(μ^2 / (ρ*Dp^3))
這裡
(ΔP/L) =床的壓降kPa/m (psi/ft)
Re=雷諾數， 無量綱的= W*Dp/(μ*(1 - ε))
ε =孔隙率， 無量綱的
新鮮包裝的催化劑中的孔隙率
催化劑類型
填充方式
孔隙率， ε
1/16 in.(1.6mm)柱形
襪帶式添裝
.45
緊密式添裝
.35
1/20 in.(1.3mm)和1/10 in.(2.6mm) ASQ
襪帶式添裝
.47
緊密式添裝
.40
1/8 in.(3.2mm)片狀
堆積
.41
μ =在當前條件下氣體或液體的粘度， Kg/m。 (磅/ ft.hr)
K =維度常數= 0.001 (Metric) = 1.665E-11 (USC)
ρ =在當前條件下氣體或液體的密度, kg/m3 (lb/ft3)
Dp= 顆粒當量直徑, m (ft)
W =基於反應堆橫截面積上的液體或氣體的品質通量kg/s.m2 (lb/hr.ft2)
顆粒當量直徑用於計算柱形壓降， 用下面的公式，
Dp = 3*D*L / (2*L + D)
這裡
Dp =顆粒當量直徑m (ft)
D = 顆粒實際直徑, m (ft)
L = 平均顆粒長度, m (ft)
“歐拉”常數為150和1.75， 這是由來自各種粒子系統的壓降資料擬合得出的。 對於給定的特殊形狀的顆粒， 使用這個方程式和這些常數有時會在壓降預測中產生明顯的誤差。 此外， 由於使用床的孔隙率和當量顆粒直徑的估計值， 壓降計算經常會出現誤差。 這些誤差是由於顆粒密度和顆粒尺寸的不確定性造成的。
襪帶式添裝：在上世紀70年代之前， 固定床反應器填充催化劑的標準方法是襪帶式添裝。 在襪帶式添裝的過程中， 一根帆布管道將催化劑從反應器人孔入口輸送到反應器催化劑床的底部。
柱形催化劑按隨機方向堆積使催化劑之間形成橋接和空隙。 在反應器運行過程中， 這些橋樑和空隙往往會坍塌。 床密度隨著床深度的減小而增加。
緊密式添裝：自1970年以來， 煉油廠、催化劑製造商和催化劑裝載承包商已經開發出了能顯著減少空隙和橋接的緊密式添裝設備。 緊密式添裝可使催化劑床密度增加17%。
此外， 與襪帶式添裝不同，
通過將催化劑顆粒(具體是圓柱型的)引入反應器中， 使每個圓柱體可以自由地落在催化劑表面上， 從而完成緊密式添裝。 在被其他柱形催化劑撞擊之前， 單獨的柱形催化劑假設它處於一個水準的靜止位置。 在這種情況下， 柱形催化劑傾向于水準放置， 儘量減少架橋或產生空隙的可能性。
床上升引起的壓降：在反應器中較不常見的上流操作， 從上述方程計算的壓降必須保持在理論床上升引起的壓降以下， 最好小於50%， 在任何情況下均不超過75%。 床上升引起的理論壓降為:
(ΔP/L)BL = K*(ρp – ρ)*(1 – ε)
這裡:
(ΔP/L)BL = 床上升引起的理論壓降, kPa/m (psi/ft)
ρp = 催化劑顆粒密度, kg/m3 (lb/ft3)
ρ = 在當前條件下氣體和液體的密度, kg/m3 (lb/ft3)
ε = 床的孔隙率， 無量綱
K =量綱常數 = 0.0098 (Metric) = 0.00694 (USC)
噴嘴進口處產生的壓降：通過噴嘴進口產生的的壓力下降是以下公式的總和：
ΔPe = (K*ρ*(UL – UI)^2) / 2
ΔPi = (1.3*K*ρ*UI^2) / 2
ΔPb = (0.5*K*ρ*UL^2) / 2
這裡
ΔPe =連接分配器入口膨脹段的管線突然膨脹引起的壓力損失, kPa (psi)
ΔPi =由於氣體撞擊分配器底板產生的壓降, kPa (psi)
ΔPb =分配器入口處縫隙產生的壓力下降, kPa (psi)
ρ =在當前條件下氣體和液體的密度, kg/m3 (lb/ft3)
UI =分配器入口膨脹段的流速, m/s (ft/sec)
UL = 外部管道的流速, m/s (ft/sec)
K = 量綱常數 = 0.001 (Metric) = 2.156E-4 (USC)
採樣器和出口噴嘴壓降:通過採樣器和出口噴嘴產生的壓降是以下公式的總和
ΔPs = (2.8*K*ρ*US^2) / 2
ΔPc = (0.5*K*ρ*UL^2) / 2
這裡
ΔPs = 通過孔和採樣器槽洩露而產生的壓降, kPa (psi)
ΔPc =出口噴嘴突然收縮導致的壓降, kPa (psi)
US =通過孔和槽的速度, m/s (ft/sec)
K = 量綱常數 = 0.001 (Metric) = 2.156E-4 (USC)