Цель настоящей работы – исследовать характер течения двухфазного потока во входном трубопроводе каталитического реактора. Помимо классического подхода с использованием известных в литературе диаграмм течения в работе применены методы вычислительной гидродинамики для трехмерного моделирования пространственного распространения фаз в трубопроводе. Полученные результаты показали неоднородность распределения жидкой фазы по поверхности выходного сечения трубопровода, а также нестационарный по времени массовый расход жидкой фазы. Максимальные пиковые значения расхода превышают примерно в 3 раза средние значения. По сравнению с данными из диаграмм течения CFD-моделирование показало, что изменение расхода газа в исследованном диапазоне не изменяет характер течения двухфазного потока, но увеличение расхода газа приводит к снижению неравномерности распределения жидкой фазы в выходном сечении трубопровода. Данные о характере течения необходимы для проектирования конструкций каталитических реакторов, обеспечивающих равномерное распространение двухфазного потока на слой катализатора, например для реакторов гидроочистки в нефтеперерабатывающей промышленности.
The work was aimed at studying the behavior of the two-phase gas-liquid flow at the inlet pipe of a catalytic reactor. Apart from the classical approach using literature flow diagrams, methods of computational hydrodynamics were used for 3D simulation of the space propagation of phases in the pipeline. The results obtained demonstrated non-uniform distribution of the liquid phase through the outlet section of the pipeline and the time-unsteady mass consumption of the liquid phase. The maximal peak consumptions were ca. 3 times as high as the average values. With the data on the flow diagrams, the CFD simulation demonstrated that variations in the gas consumption within the range under study do not cause changes in the behavior of the two-phase flow but an increase in the gas consumption results in smoothening of the non-uniform distribution of the liquid phase at the outlet pipe. The data on the flow behavior are necessary for designing catalytic reactors to provide uniform propagation of the two-phase flow over the catalyst bed, for example, hydrotreatment reactors used in refineries.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.