石油是目前广泛使用的重要一次性能源之一,而渣油是石油经过加工处理的残渣,含量约为石油处理前的50%。因而研究渣油的加工处理,提高其转化率可以有效地利用有限的石油资源。本文主要对渣油加氢体系的相平衡及计算流体力学进行了考察。首先,测定了氢气在油品中的溶解度以及液相传质系数,本文通过实验测定了高温高压下(温度分别为80℃,100℃,130℃,150℃,180℃；压力1-6 MPa)氢气在一种催化柴油中的溶解度,研究发现H2在催化柴油中的溶解度是随着温度和压力的升高而变大的,与H2在一般的纯的或者混合有机化合物溶剂中的溶解规律相一致。并且得到了亨利常数与温度的关系,发现lnH与1/T呈线性关系*lnH(Pa-1)=2447.02/T(K)-0.11)。并且由实验值计算得到了液相传质系数,随着压力的增大,传质速率增大,溶解越快。此外,本文还利用COSMO-RS模型对于一定温度下H2在催化柴油中的溶解度规律进行预测,并将预测结果与实验数据进行了对比,发现二者之间的平均相对偏差低于1.65%,说明COSMO计算值与实验值能够较好地吻合,可以利用COSMO-RS模型对氢气在油品中的溶解度进行预测。在此基础上,预测了氢气在不同C/H比的化合物中的溶解度,发现H2溶解度会随碳氢化合物的不饱和度的增加而减小,并且发现相同C/H下,H2在烷烃中的溶解度大于芳烃。此外,本文利用CFD软件Fluent对一种新型渣油加氢沸腾床反应器进行了模拟研究。通过建立三相流动模型,选择合适的三相之间的相互作用模型,采用合适的数值求解方法对三相沸腾床反应器内的三相流动状况、压力温度分布、三相含率以及催化剂的带出状况进行了模拟,结果表明,沸腾床内三相的分布相对比较均匀,气含率较大,气相分压因此也比较高,这比较有利于加氢反应的进行。本文还模拟了操作条件(包括进料流率、汽液相进料比例、催化剂颗粒直径)的改变对反应器内三相流动状况的影响。发现,若按相同比例增大气液进料流率,反应器内达到平衡所需的时间减小,达到平衡时气液两相含率增加。此外,还对比了设置三相沸腾床扩大段设置三相分离器和未设置三相分离器对催化剂带出量的影响,结果表明内筒和外筒的设置能够有效地降低催化剂带出率。本文对气液固三相沸腾床反应器的流动特性模拟为沸腾床的应用(包括反应器的设、计、优化以及放大)提供了理论基础。