近年来,随着原油重质化劣质化日趋加剧、轻质燃料油的需求增加,以及环保法规越来越严格,炼油工业加工技术的改进变得更加重要。加氢反应为放热反应,反应器内温升的控制直接影响催化剂性能和产品质量。工业上通常采用具有多个催化剂床层的固定床反应器,在床层间安装冷氢箱,补充氢气的同时进行温度控制与调节,混合传热性能优异的冷氢箱的开发和设计显得尤为重要。因此,本论文对冷氢箱进行了研究,主要内容如下:建立了固定床加氢反应器冷氢箱数学模型,模型中采用欧拉-欧拉两相流模型和RNG k-ε湍流模型,以文献中的冷氢箱冷模实验研究为基础,以Fluent软件为研究工具进行数值模拟,并将模拟结果和文献中实验结果对比。结果表明两者吻合较好,验证了数学模型的准确性。模拟并优化UOC型冷氢箱。对UOC型冷氢箱基本构型进行数值模拟,分析了其内部流场分布、压力分布、浓度分布和温度分布,研究了基本构型的性能;然后对基本构型结构中收缩通道间距、筛孔挡板间距、筛孔挡板长度和内设挡板高度进行优化,主要以压降和温度不均度考察不同结构冷氢箱的性能。模拟结果表明,改进后的冷氢箱与基本构型相比,温度不均度降低了36.78%,压降降低了21 Pa。模拟并优化UFQ型冷氢箱。运用Froude数并结合UFQ型冷氢箱的机械能衡算,确定了进行数值模拟的基本结构尺寸,然后采用数值模拟分析了其内部流场分布、压力分布、浓度分布和温度分布,研究了基本构型的性能。对基本构型结构中旋流叶片的数目及角度、牛角管喷嘴的个数及偏向角度、混合室高度和再分配盘高度进行优化,主要以压降和温度不均度考察不同结构冷氢箱的性能。模拟结果表明,改进后的冷氢箱与基本构型相比,温度不均度降低了59.81%,且压降减小了18 Pa。