一种气液两相流体通过固定床压降的测定方法技术

本发明专利技术公开一种气液两相流体通过固定床压降的测定方法，步骤如下：1，测定工艺条件B下气液两相流经固定床床层的总压降Δp0，以及该固定床床层高度L0，床层填充介质的球形度

A Method for Measuring Pressure Drop of Gas-liquid Two-phase Fluids through Fixed Bed

The invention discloses a method for measuring the pressure drop of gas-liquid two-phase fluid through a fixed bed. The steps are as follows: 1. Measuring the total pressure drop P0 of gas-liquid two-phase flow through a fixed bed under technological condition B, the height of the fixed bed layer L0, and the sphericity of the bed filling medium.

【技术实现步骤摘要】
一种气液两相流体通过固定床压降的测定方法
本专利技术属于炼油化工领域，涉及一种气液两相流体通过固定床压降的测定方法。
技术介绍
与气固快速床、气液固浆态床、鼓泡床、移动床等流态化的反应器相比，固定床反应器存在堵塞、结垢、高压降、温度场均匀性差以及催化剂无法连续再生等方面的弊端，但固定床反应器以其操作控制的可靠性和简便性以及低投资等特点，仍在炼油化工领域中广泛应用。以渣油加氢为例，据统计目前占世界渣油加氢总加工能力75％以上的装置采用固定床反应器，且从目前渣油加氢技术的进展来看，未来固定床渣油加氢技术仍占有主导地位。固定床反应器在设计和工业运行中需要多个指标来保证其效果，固定反应器压降是需要考察的指标之一。在固定床渣油加氢反应器催化剂装填过程中，密相装填有利于提高反应器内催化剂整体的寿命，延长换剂周期，但是密相装填会导致氢/油混合物通过床层压降增加，当压降增加超过选定循环氢压缩机所能提供的压头时，将导致循环氢压缩机无法正常操作，进而影响整个渣油加氢装置的运行。因此需要一种可靠的方法来预测固定床反应器压降，从而避免出现压降过高导致装置运行故障。目前预测流体通过固定床填充介质床层的压降模型主要基于Ergun等人在1952年基于实验数据和机理分析得到的欧根方程。针对欧根方程是在研究球形颗粒床层建立的，在应用到偏离球形较大的填充介质床层中误差较大的问题，后续研究者提出需要考虑填充介质球形度的影响，并将其引入到欧根方程中，还有研究者建议将床层结构的影响引入到欧根方程中以提高模型的准确性。以上这些改进极大地提高欧根方程的适应性，但由于欧根方程和后续改进工作所描述的流体对象都是单相流，而在实际生产中常常遇到多相流固定床。以渣油加氢固定床反应器为例，由于流体介质为气液两相，实际测量得到的床层压降介于气体和液体等速通过固定床时采用欧根方程计算的压降之间。因此，亟需一种能够计算多相流固定床压降的计算方法。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种气液两相流体通过固定床压降的测定方法，该方法能够预测气液两相流体同时经过固定床床层时的压降情况，从而能够避免出现压降过高导致装置运行故障。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种气液两相流体通过固定床压降的测定方法，该方法包括如下步骤：步骤1，测定工艺条件B下气液两相流经固定床床层的总压降Δp0，以及该固定床床层高度L0，床层填充介质颗粒的球形度利用公式1和公式2分别得出工艺条件B下气液两相流经固定床时液相产生的压降和气相产生的压降并利用公式3得到气相占据固定床床层填充介质间所形成孔道表面积与填充介质间所形成孔道总表面积的比值α；公式1公式2公式3其中，为在工艺条件B下气液两相流经固定床床层时液相产生的压降，Pa；为在工艺条件B下气液两相流经固定床床层时气相产生的压降，Pa；ρl和ρg分别为液相和气相密度，kg/m3；ul和ug分别为液相和气相的表观流速，m/s；L0为固定床床层高度，m；ε0为固定床床层空隙率；dp为固定床床层填充介质颗粒的当量直径，m；为填充介质颗粒的球形度；Rel和Reg分别为液相和气相的雷诺数；Δp0为在工艺条件B下气液两相流经固定床床层时的总压降，Pa；α为气相占据固定床床层填充介质间所形成孔道表面积与填充介质间所形成孔道总表面积的比值；步骤2，由公式4和公式5分别得到工艺条件A下气液两相流经固定床床层时液相产生的压降Δpl和气相产生的压降Δpg；公式4公式5其中，其中，Δpl为工艺条件A下气液两相流经固定床床层时液相产生的压降，Pa；Δpg为工艺条件A下气液两相流经固定床床层时气相产生的压降，Pa；ρl和ρg分别为液相和气相密度，kg/m3；ul和ug分别为液相和气相的表观流速，m/s；L为固定床床层高度，m；ε为固定床床层空隙率；dp为固定床床层填充介质颗粒的当量直径，m；为填充介质颗粒的球形度；Rel和Reg分别为液相和气相的雷诺数；步骤3，由步骤1得到的α，步骤2得到的Δpl和Δpg，以及公式6得到工艺条件A下气液两相流经固定床时的总压降Δp；Δp＝Δpl·(1-α)+Δpg·α公式6其中，Δp为在工艺条件A下气液两相流经固定床时的总压降，Pa；其中，工艺条件A和工艺条件B相比，只有固定床床层高度和床层空隙率两个参数数值不同。本专利技术所述的气液两相流体通过固定床压降的测定方法，其中，液相和气相的雷诺数Rel和Reg分别优选由公式7和公式8得到，公式7公式8其中，ρl和ρg分别为液相和气相密度，kg/m3；dp为固定床床层填充介质颗粒的当量直径，m；ul和ug分别为液相和气相的表观流速，m/s；μl和μg分别为液相和气相的粘度，Pa·s；β为液相在气液两相体积流量中所占体积分数。本专利技术所述的气液两相流体通过固定床压降的测定方法，其中，所述Δp0的测定方法优选为：利用U形管压差计直接测量，或通过压力测量仪分别测定床层进出口压力。本专利技术所述的气液两相流体通过固定床压降的测定方法，其中，所述填充介质颗粒的球形度优选为通过颗粒图像分析仪测量获得。本专利技术所述的气液两相流体通过固定床压降的测定方法，其中优选的是，测定工艺条件B下气液两相流经固定床床层时液相和气相的质量流量Gl和Gg，根据公式9得到液相在气液两相体积流量中所占体积分数β，公式9其中，Gl和Gg分别为实际测定得到的液相和气相的质量流量，kg/s；ρl和ρg分别为液相和气相密度，kg/m3。本专利技术所述的气液两相流体通过固定床压降的测定方法，其中优选的是，测定工艺条件B下气液两相流经固定床床层时液相和气相的质量流量Gl和Gg，根据公式10和公式11得到液相和气相的表观流速ul和ug，公式10公式11其中，Gl和Gg分别为实际测定得到的液相和气相的质量流量，kg/s；ρl和ρg分别为液相和气相密度，kg/m3；A为固定床床层截面积，m2。本专利技术所述的气液两相流体通过固定床压降的测定方法，其中，所述液相和气相质量流量的测定方法优选为采用质量流量计测量，或者采用体积流量计测量得到体积流量后分别乘以液相和气相的密度得到液相和气相的质量流量。本专利技术所述的气液两相流体通过固定床压降的测定方法，其中，所述工艺条件A和工艺条件B下得到的液相雷诺数相同，所述工艺条件A和工艺条件B下得到的气相雷诺数相同。本专利技术所述的气液两相流体通过固定床压降的测定方法，其中优选的是，所述液相雷诺数Rel介于0～15之间；气相雷诺数Reg介于0～30之间；沿固定床床层轴向方向上，液相密度波动范围-5％ρl～5％ρl，液相粘度波动范围-5％μl～5％μl；沿固定床床层轴向方向上，气相密度波动范围-20％ρg～20％ρg，气相粘度波动范围-10％μg～10％μg。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种气液两相流体通过固定床压降的测定方法，具体为通过测定已装填好固定床床层(工艺条件B)条件下，气液两相流体的总压降，来预测不同床层高度和不同孔隙率条件下(工艺条件A)气液两相经过该床层的压降情况，以避免出现压降过高导致装置运行故障的情况。根据本专利技术所提供的测定方法，所预测的气液两相流过固定床床层的总压降与实际测定的数据误差小于10％。具体实施方式以下对本专利技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气液两相流体通过固定床压降的测定方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1，测定工艺条件B下气液两相流经固定床床层的总压降Δp0，以及该固定床床层高度L0，床层空隙率ε0，床层填充介质颗粒的球形度

【技术特征摘要】
1.一种气液两相流体通过固定床压降的测定方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1，测定工艺条件B下气液两相流经固定床床层的总压降Δp0，以及该固定床床层高度L0，床层空隙率ε0，床层填充介质颗粒的球形度利用公式1和公式2分别得出工艺条件B下气液两相流经固定床时液相产生的压降和气相产生的压降并利用公式3得到气相占据固定床床层填充介质间所形成孔道表面积与填充介质间所形成孔道总表面积的比值α；其中，为在工艺条件B下气液两相流经固定床床层时液相产生的压降，Pa；为在工艺条件B下气液两相流经固定床床层时气相产生的压降，Pa；ρl和ρg分别为液相和气相密度，kg/m3；ul和ug分别为液相和气相的表观流速，m/s；L0为固定床床层高度，m；ε0为固定床床层空隙率；dp为固定床床层填充介质颗粒的当量直径，m；为填充介质颗粒的球形度；Rel和Reg分别为液相和气相的雷诺数；Δp0为在工艺条件B下气液两相流经固定床床层时的总压降，Pa；α为气相占据固定床床层填充介质间所形成孔道表面积与填充介质间所形成孔道总表面积的比值；步骤2，由公式4和公式5分别得到工艺条件A下气液两相流经固定床床层时液相产生的压降Δpl和气相产生的压降Δpg；其中，Δpl为工艺条件A下气液两相流经固定床床层时液相产生的压降，Pa；Δpg为工艺条件A下气液两相流经固定床床层时气相产生的压降，Pa；ρl和ρg分别为液相和气相密度，kg/m3；ul和ug分别为液相和气相的表观流速，m/s；L为固定床床层高度，m；ε为固定床床层空隙率；dp为固定床床层填充介质颗粒的当量直径，m；为填充介质颗粒的球形度；Rel和Reg分别为液相和气相的雷诺数；步骤3，由步骤1得到的α，步骤2得到的Δpl和Δpg，以及公式6得到工艺条件A下气液两相流经固定床时的总压降Δp；Δp＝Δpl·(1-α)+Δpg·α公式6其中，Δp为在工艺条件A下气液两相流经固定床时的总压降，Pa；其中，工艺条件A和工艺条件B相比，只有固定床床层高度和床层空隙率两个参数数值不同。2.根据权利要求1所述的气液两相流体通过固定床压降的测定方法，其特征在于，液相和气相的雷诺数Rel和Reg分别由公式7和公式8...

【专利技术属性】
技术研发人员：董卫刚，王苑，范明，高飞，陈静，周华群，李玮，朱根荣，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11