加氢技术在石油炼制行业中已趋于成熟,是近几十年来原油精制和改质、重油和渣油加工的重要方法。近年来,随着全球生态环境的恶化,人们越来越重视环境问题,世界范围内对轻质、洁净燃油的需求量越来越大,加氢技术在石油炼制领域中的重要性也日益突出。加氢裂化反应、加氢精制反应等均为放热反应,反应放热量过高会导致催化剂床层内部的温度在短时间内迅速上升,并达到难以控制的程度,导致催化剂失活、降低反应物转化率、影响产品质量。为了避免上述现象的产生,通常在相邻两个催化剂床层间设置冷氢箱,使反应物流以均匀的温度和组成进入下一个催化剂床层。本文以实验室先前开发的UOCG型冷氢箱为基础,针对其在应用过程中暴露出的不足之处,对其结构进行改进,设计了XL型冷氢箱;尔后在直径为1000mm,高度为7000mm的有机玻璃实验塔内对两种冷氢箱的性能进行了系统的实验研究和理论分析,并对其传热效果进行了模拟研究。其主要研究内容如下:1.根据氧解吸原理,采用水-氧体系对两种冷氢箱的传质性能进行了实验研究。利用溶氧仪测定进、出口液相中氧含量的变化,参照经典的双膜理论进行物料衡算和传质系数计算,推导出液相体积传质系数Kca的计算式,并根据实验数据计算出两种冷氢箱的传质系数。计算结果表明,在相同条件下,XL型冷氢箱的传质性能优于UOCG型冷氢箱。2.采用空气-水体系对两种冷氢箱的压降进行研究。实验结果表明在相同操作条件下,XL型冷氢箱的压降较UOCG型冷氢箱约高10～15%,XL型冷氢箱压降增大的幅度亦在工程设计允许的范围内。3.采用空气-热水体系对两种冷氢箱的传热性能进行研究。采用温度不均匀度σ等指标对其传热效果进行评价。根据三传类比原理,由传质系数Kca获得传热系数h。实验结果表明,在相同条件下,XL型冷氢箱的传热性能优于UOCG型冷氢箱。4.使用ANSYS Fluent 2019 R1软件模拟了冷模实验,探究了在水体积流量为8m~3/h、空气体积流量为1200m~3/h条件下冷氢箱内的温度分布状况。模拟结果表明,XL型冷氢箱的降温效果优于UOCG型冷氢箱,并与传热性能实验结果吻合。本文的研究工作可为新型高效冷氢箱的开发设计提供一定的指导。