环流技术在石油炼制领域中的研究与应用

环流技术在生物工程、废水处理、有机化工、煤直接液化等领域得到了较多的研究和应用,这些研究多集中于气-液、液-固及气-液-固体系。近年来,环流技术的研究延伸到了气-固体系,应用范围也拓展到了石油炼制领域。本文重点概述了气-固环流技术在石油炼制领域中催化裂化装置的粗旋快分、汽提器、外取热器、降烯烃反应器及石油焦燃烧器等装备中的研究与应用进展,同时也对气-液环流技术在渣油悬浮床加氢、气-液-固环流技术在水合物法分离炼厂气中氢气技术上的研究与应用情况进行了综述。     

单段高料位气-固环流汽提器内颗粒速率分布的研究

在直径为60 0mm的半圆形有机玻璃塔内对高料位密相环流汽提器进行了研究 ,在不同的操作气速下对其不同轴向、径向位置进行了速率的测量 ,得出了轴、径向速率分布规律。在动量平衡的基础上 ,建立了单段高料位环流汽提器催化剂环流速率的半经验模型 ,模型的计算结果与实验结果能较好的吻合     

两段气升式气固环流取热器导流筒壁与床层间的传热特性研究

在一套φ600 mm×7000 mm半圆形的大型有机玻璃两段环流实验装置上,采用FCC催化剂,在导流筒区表观气速0.101～0.670 m/s,环形区表观气速分别为0.049 m/s和0.099 m/s范围内,测定了导流筒壁与颗粒床层之间的传热系数、床层密度和颗粒环流速度的分布规律.结果表明床层密度和颗粒环流速度是影响传热的主要因素,而这两者的变化规律完全由导流筒区和环形区的气速来调控.传热系数随导流筒区气速的增加而增加,适当增加环形区气速能显著改善传热效果.实验结果表明,两段环流取热器比目前工业催化裂化装置使用的外取热器有较高的传热系数.通过理论分析,给出了两段环流取热器的传热系数关联式.     

新型液固循环床提升管颗粒速度径向分布的实验研究

新型液-固循环流化床与常规液-固循环流化床的区别在于提升管底部入口结构和顶部出口结构的不同.实验装置为φ80×8000 mm有机玻璃床,新结构可在较高表观液速和较高颗粒循环速率下操作.利用光纤速度测量仪测量床内颗粒速度径向分布,得到了颗粒速度径向分布规律.通过对实验结果分析发现,新型循环流化床颗粒速度径向分布与较高的表观液速和颗粒循环速率以及由此引发的较大的边壁效应密切相关.     

分布器型式对组合式气固环流反应器流体力学特性的影响

针对催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃工艺,在组合式气固环流反应器大型冷模实验装置上,研究分布器型式对环流反应器流体力学特性的影响。结果表明,在分布器上方0.50 m高度范围内分布器型式的影响较为明显,经过分布器的气体和颗粒对环流反应器内颗粒（团）的作用范围为：采用凹形球面板时主要作用于凹面上方中心区域,采用平面直孔板时主要作用于分布器上方投影区域,采用凸形球面板时主要作用于凸面上方及周围临近区域,受此影响的区域固含率较低,颗粒速度较高;采用三种分布器时,颗粒环流速度从大到小的顺序为平面直孔板＞凹形球面板＞凸形球面板,固含率的径向分布均匀性从好到差的顺序为凸形球面板＞平面直孔板＞凹形球面板。综合流场均匀性及环流速度调节范围,平面直孔板分布器型式更适用于组合式气固环流反应器。     

气固两相流中颗粒时均速度的测量新方法

根据互相关测速技术提出了一种测量颗粒时均速度的新方法，与Aguillon和Nieuwland提出的方法相比，本方法不仅考虑了采样时间内向上及向下运动颗粒微元体的速度和数量变化，而且还考虑了所测颗粒微元体的浓度变化. 为了比较几种测量方法间的差别，采用PV4A型光纤测量仪，在循环流化床冷态实验装置上测量了不同操作条件下的颗粒速度，并对3种方法的计算结果进行了对比. 结果表明，在高气速、低颗粒浓度条件下，3种方法计算的颗粒时均速度相差较小，而在低气速、高颗粒浓度条件下，3种方法计算的颗粒时均速度相差较大，并且本文方法所计算的颗粒质量流率与实际测量值最接近.     

一种新型气固分离器气相流场实验研究

针对后置烧焦管式组合催化裂化再生工艺的要求设计了一种用于烧焦管出口的新型气固分离器.为进一步优化分离器结构,弄清分离机理,采用五孔探针在入口气速为10～22 m(s(1的实验范围内对分离器内部气体流场进行了测试,得出了该分离器内气相流场的整体特性--气流绕中心管旋转,以切向气速为主,愈靠近中心管切向气速越大,径向和轴向气速均较小.同时分析了入口气速对流场的影响规律.在此基础上,给出了计算无因次切向气速的经验公式,公式预测结果与实验值吻合较好.依实验数据计算出了通过两条窄缝及经下方空间返回气量占进入第一条窄缝前气量的比例分别为31%、41%和28%,上述比例不随入口气速变化,说明分离器操作稳定.根据气相流场实验数据结果,指出了进一步结构优选的方向.     

三相强制外循环环流反应器内的局部气泡行为

为适应新兴的工艺过程，提出一种带有强制外循环的中心气升式内环流反应器。根据结构特点及流动状态不同，将强制外循环环流反应器分为6个流动区域，即环流反应器底部区、气体分布器影响区、浆液进料影响区、导流筒上行区、气液分离区和环隙区。研究了不同流动区域内的局部气泡特性。发现不同流动区域内气泡直径沿径向的分布有较大差异，倒锥形底部结构显著影响了环流气泡的数量与直径。推导出了不同流动区域内平均气泡直径的理论模型，模型结果与实验数据吻合较好。     

提升管反应器进料混合段内气固两相流动特性(Ⅱ)理论分析

针对提升管进料混合段这一复杂的混合流场建立了轴向颗粒返混模型 ,用以计算颗粒相返混比、轴向速度以及混合相密度等 ,从而将颗粒相的流动描述成单一参数控制的行为 .并根据多相流动的扩散模型和冷态实验的结果给出了射流相浓度在截面上分布规律的计算方法 ,指出该浓度分布主要与射流气速和预提升表观线速的速度比有关 ,而其他操作参数的影响都是次要的 .     

气固流化床中双组分混合颗粒密相床的膨胀

在一套φ500 mm×12500 mm大型冷模实验装置上对大差异双组分混合颗粒体系的密相床床膨胀规律进行了实验研究,考察了表观气速、床层高径比和小颗粒质量分率对混合颗粒体系床膨胀的影响.实验结果表明:基于空隙率表示的床膨胀系数随床层高径比的增大而减小,在床层高径比为2.4后基本不再变化;小颗粒质量分率在0.4附近时,基于空隙率的床膨胀系数达到一最小值.通过对实验数据的分析,得到了基于空隙率的床膨胀系数的数学模型,模型计算值与实验值吻合较好.