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微膨胀床反应器是一种新型的渣油加氢反应器，和工业中常用的滴流床渣油加氢反应器相比，此类反应器具有床层压降上升缓慢、原料适应性强、操作周期长等优点。但此类反应器在工业运行中存在如床层局部结焦、飞温、热点等问题。因此，对微膨胀床反应器进行深入研究，以找出产生上述问题的原因并提出解决方案，无论是在科学研究还是在实际生产方面都有重要意义。
本文建立了微膨胀床反应器的冷模实验系统，以空气和自来水为气液相，选用三种不同的催化剂（球形、齿球形、三叶草形）颗粒分别作为填充颗粒，在表观气速为0.0088-0.0531 m/s、表观液速为0.0018-0.0053m/s的操作范围内考察了反应器填装不同催化剂时的流型、床层压降、气含率、轴向扩散等流动和混合特性。主要结论如下:
1、气液相在反应器内的流型为，液体连续，气体呈鼓泡状通过。床层底部固定，顶部呈微膨胀的不固定状态。
2、随着床层高度的增加，单位床层压降减小。三种催化剂的床层压降大小依次为:球形＞齿球形＞三叶草形。并得到了计算压降的关联式:Δp/ρLgΔH=0.859(ReG)-0.00764(ReL)0.09686ψ-0.03079(ε(1+ψ％/1-ε(1+ψ％)-0.02703
3、三种催化剂的床层膨胀率的大小依次为:三叶草形＞齿球形＞球形。并得到了计算膨胀率的关联式:
(1)球形催化剂:ψ=720.5uG1.31UL0.21
(2)齿球形催化剂:ψ=888.9uG1.42UL0.15
(3)三叶草形催化剂:ψ=812.4uG1.33uL0.15
4、三种催化剂的床层气含率的大小依次为:三叶草形＞齿球形＞球形。
并得到了计算气含率的关联式:εG=0.114(ReG)0.595(ReL)-0892ψ-0.458(ε(1+ψ％))-0.368
5、随着床层高度的增加，Pe数减小，返混加重。中心处的Pe数大于壁面处的Pe数。三种催化剂床层液相的总Pe数大小依次为:球形＞齿球形＞三叶草形。并得到了计算总Pe的关联式:Pe=9.36(ReL)0.82(ReG)-0.32(ε(1+ψ％))-1.09ψ-0.06
6、CFD模拟得出的床层的膨胀率和气含率结果与实验基本吻合，通过分析相含率分布和速度场，为实验结果提供了解释。