滴流床反應器：原理與應用（簡體書）

滴流床反應器是一種重要的氣―液―固三相催化反應器，廣泛應用於石油煉製、石油化工、精細化工以及環境工程等領域。
本書系統闡述了滴流床反應器的流體力學、反應工程分析、氣液兩相流動、過程放大、發展新方向等反應器工程關鍵問題，結合傳統反應工程模型和計算流體力學(CFD)方法，構建複雜氣液兩相流體流動和性能的多尺度類比方法，提出反應器設計和放大的可靠方法。
本書可作為化學工程、石油化工、化工工藝、精細化工、環境工程等專業學生的參考資料，也可作為化工設計人員的參考手冊。

（印度）V.V.裡納德（Vivek V.Ranade） （美國）R.V.喬杜裡（Raghunath V.Chaudhari） （印度）P.R.剛爵（Prashant R.Gunjal） 譯者：劉國柱

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《滴流床反應器:原理與應用》可作為化學工程、石油化工、化工工藝、精細化工、環境工程等專業學生的參考資料，也可作為化工設計人員的參考手冊。

1概論
1.1滴流床反應器
1.1.1滴流床反應器的型式
1.1.2與其他類型反應器的比較和應用
1.2滴流床反應器工程
1.2.1滴流床反應器的關鍵問題
1.2.2滴流床反應器工程的多尺度研究方法
1.3內容概要
參考文獻
2滴流床反應器的流體力學與流型
2.1 引言
2.2流區
2.2.1滴流
2.2.2脈衝流
2.2.3噴霧流
2.2.4鼓泡流
2.3流型轉變
2.4重要流體力學參數
2.4.1壓降
2.4.2持液量
2.4.3催化劑顆粒的潤濕
2.4.4氣液相傳質係數
2.4.5液固傳質係數
2.4.6氣固傳質係數
2.4.7軸向返混
2.4.8滴流床反應器的傳熱
2.5小結
參考文獻
3滴流床反應器的反應工程
3.1引言
3.2表觀反應速率
3.2.1完全潤濕催化劑顆粒
3.2.2部分潤濕催化劑顆粒
3.2.3放熱反應
3.3滴流床反應器的性能模型
3.3.1擬均相經驗模型
3.3.2催化劑顆粒完全潤濕的普遍化模型
3.3.3絕熱滴流床反應器模型
3.3.4非恒溫滴流床反應器模型：複雜反應
3.3.5滴流床反應器的週期性操作
3.4小結
參考文獻
4滴流床內流體流動的模擬
4.1 引言
4.2填充床的表徵
4.2.1隨機填充床
4.2.2結構化填充床
4.3填充床內的單相流體流動
4.3.1模擬方法
4.3.2模型方程和邊界條件
4.3.3顆粒陣列中的流體流動
4.3.3.1球形顆粒的正立方排布
4.3.3.2球形顆粒堆積形態的影響
4.3.3.3 顆粒形狀對流體特性的影響
4.3.4顆粒隨機堆積填充床的流體流動
4.4填充床內的氣液相流體流動
4.4.1填充床內的氣液相流動模擬
4.4.1.1宏觀模型
4.4.1.2介觀模型
……
5滴流床反應器性能與放大
6滴流床反應器的應用和最新進展
符號

根據他們的步驟，計算了摩擦壓降和氣相夾帶液相飽和度。圖4—35 d～f中氣相夾帶液相飽和度的預測值用點畫線表示。圖4—35 d給出了隨著液相流速的增大，氣相對氣相夾帶液相分率的影響。圖4—35e和圖4—35f表明，儘管增大氣相流速降低了總液相持液量，但氣相夾帶持液量卻增大。在高氣相流速（參見圖4—350下，幾乎所有的持液量被氣相夾帶走，表現為噴霧流區。因此，Gunjal等（2005）的步驟，可以用於估算氣相夾帶液相分率和滴流向噴霧流型的轉變識別。
在很多工業實踐中，不可能在自然脈衝流區操作大型反應器，因此，液相進料週期性操作具有明顯的優勢。所以，採用現有的CFD模型類比，不僅可以深入瞭解週期性滴流床反應器內兩相流體的流動，還有助於深入瞭解脈衝流的特性，具有非常重要的意義。在自然脈衝流中，在流體進入反應器一定床層高度後才能形成富液脈衝，並隨著向下的流動不斷加速。脈衝的形成是毛細作用力、壁面黏附力和對流作用力等複雜相互作用的結果。如果模型方程能充分表示潛在的物理現象，同時數值求解不增加額外的難度，模擬結果能夠很好預測滴流到脈衝流的轉變。然而，現在對脈衝流形成物理現象的認識及其在CFD中的應用尚不充分。作為研究滴流床內脈衝流的替代方法，可以模擬週期性操作滴流床中控制進料液速產生的誘導脈衝。Boelhouwer，Piepers和Drinkenburg（2002）比較了自然脈衝和誘導脈衝的關鍵特徵。結果表明，兩者之間的差別小於25％。基於此，Gunjal等（2005）模擬了相同時均流率下的滴流床內的誘導脈衝。液相誘導脈衝的頻率設定為自然脈衝的實驗測定值。他們模擬了氣速為VG=0.22m/s下，不同液相流率下液相誘導週期性操作。在研究範圍內，發現預測壓降對脈衝頻率不敏感。然而，本節討論的模型可以同樣很好地用於週期性操作的模擬。
4.4.1.4 滴流床反應器內反應過程的模擬
CFD模型可以類比滴流床反應器內的液相混合與反應。床層內空隙率分佈的描述和真實反應器的三維構建，為深入研究和優化工業反應器性能提供了重要基礎。進一步拓展此前給出的CFD模型，可以類比液相混合與反應。這需要在求解總的品質、動量和熱量衡算方程的同時，求解反應或生成物種的品質守恆方程。物種的品質守恆方程運算式如下。