ЭлБиб

3 / 58

Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств» № 2, 2017
3
УДК 665.1.09
Исследование гидродинамики восходящего потока в реакторе гидрирования
растительного масла в неподвижном слое катализатора
О.В. Гилевская,
канд. техн. наук О.П. Банных,
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет)
190013, Россия, Санкт-Петербург, Московский пр., д.26
Исследовали режимы течения и газосодержания в системе, образующейся при гидрировании
хлопкового масла в стационарном слое катализатора. Устанавливали зависимость между динамической
долей жидкости в реакторе гидрирования от условий проведения процесса, а также карты
гидродинамических режимов. Определение газосодержания слоя необходимо для нахождения
гидравлического сопротивления реактора и дальнейшего моделирования аппарата. Объектом
исследования являлось хлопковое масло, содержащее 4,2% гексана, вязкость и плотность которого
аналогичны хлопковому маслу при температуре гидрирования, и технический водород. Кроме того был
использован гетерогенный никелево-алюминиевый катализатор, представляющий частички
неправильной формы размером 3–5 мм. Моделирование процесса гидрирования проводилось
непрерывно в аппарате, представляющем собой стеклянную колонну с неподвижным слоем
катализатора и восходящим потоком газожидкостной смеси. При восходящем движении потока
в аппарате наблюдались три гидродинамических режима: пузырьковый, пульсационный, струйный
и получена карта гидродинамических режимов. Установлена зависимость между динамической долей
жидкости в реакторе гидрирования и условиями проведения процесса, что позволяет более точно
рассчитать гидравлическое сопротивление слоя катализатора. При этом динамическая доля жидкости
зависит от следующих параметров: поверхностного натяжения жидкости, плотности, вязкости
и диаметра частиц катализатора. Описанная модельная система отличается от ранее изученных
в данной области использованием в качестве объектов исследования водорода и смеси хлопкового масла
с гексаном. Получение новых зависимостей необходимо учитывать при моделировании реакторов
гидрирования для более эффективного проведения технологического процесса.
Ключевые слова: гидродинамика; восходящий поток; реактор гидрирования; хлопковое масло; газосодержание;
водород; карта гидродинамических режимов; гидравлическое сопротивление; моделирование.
DOI: 10.17586/2310-1164-2017-10-2-3-8
Upward flow hydrodynamics of an oil hydrogenation bed in a fixed-bed catalyst
Olga V. Gilevskaya,
Ph.D. Olga P. Bannykh,
Saint-Petersburg State Institute of Technology
190013, Russia, St. Petersburg, Moskovsky ave., 26
The article presents results of experimental research of flow regimes and gas content in the system formed
during hydrogenation of cotton oil in a fixed-bed catalyst. The aim of the research is to reveal dependence
between the dynamic share of liquid in the hydrogenation bed on the process conditions and to obtain maps
of hydrodynamic regimens. It is essential to determine the gas content in the hydrogenation bed in order to find
out hydraulic resistance of the reactor and to develop the devicefurther. Cotton oil containing 4.2% hexane was
the object of the research; this solution viscosity and density were equal to those of cotton oil at the
hydrogenation temperature. Industrial hydrogen was also used in the research. In addition, heterogeneous
nickel aluminum catalyst was taken for the research in the form of 3–5 mm irregular-shaped particles. The
hydrogenation process was modelled continuously in the device shaped as a glass column with a fixed bed
of a catalytic agent and with an upward flow of gas-liquid mixture. Three hydrodynamic regimens were detected
with the upward air flow: bubble flow, pulsation flow, and jet flow; a map of hydrodynamic regimens was also
drawn. The correlationbetween the dynamic share of liquid in the hydrogenation bed and the conditions of the
project executionwas discovered. That enables more accurate calculation of the hydraulic resistance for the
catalyst. Dynamic share of the liquid is shown to depend on the following parameters: surface tension of the
liquid, its density, viscosity, and particle diameter of the catalyst. The model system presented above differs
from its counterparts previously studied for this sphere of application (hydrogen and cotton oil-hexane mixture
were chosen as the research object). The possibility of receiving new correlations should be taken into account
during modelling of hydrogenation beds.
Keywords: hydrodynamics; upward stream; hydrogenation reactor; cotton oil; gas content; hydrogen; map
of hydrodynamic regimens; hydraulic resistance; modeling.
Электронная Научная СельскоХозяйственная Б блиотека