催化裂化提升管反应器喷嘴进料混合段新结构及其流场研究

针对催化裂化提升管反应器喷嘴进料混合段催化剂颗粒不均匀分布的现象，提出了一种新型结构的进料混合段，并在内径为186mm，高14m的大型提升管冷模装置上测量了在这种结构中的颗粒速度及空隙率径向分布的特征，并同传统进料混合结构进行了对比。实验结果表明，采用这种结构时颗粒速度径向分布较平缓；固体颗粒浓度分布虽仍呈现中心稀、边壁浓的环核结构，但环核之间的浓度梯度减小，浓环的范围也减小很多，颗粒相的流场得到了较大改善。     

双组分大差异颗粒在气固流化床内混合/分离特性

实验考察了FCC催化剂(d_p=90 μm)和分子筛(d_p=1875 μm)构成的双组分大差异颗粒体系在流化床内的混合/分离特性。结果表明,在密相床层,随着大颗粒初始比例X₀逐渐增加,床层稀密相界面处的单位高度压降逐渐上升。双组分混合颗粒完全流化时密相床层内大颗粒质量分数在径向上总体分布均匀,但随着表观气速的增加大颗粒在径向上呈现出边壁高中心低的“U”形分布。全床混合均匀性在X₀<20.0%时较佳,且均匀性会随着表观气速u_g增加和X₀的增加而逐渐减小。在稀相空间,被夹带到稀相空间的大颗粒随着表观气速u_g增加逐渐增大,随着X₀的增大先增大后减小,当X₀=68.5%时夹带量最大。稀相空间内大颗粒质量分数在径向上呈“M”形分布,并且随着轴向高度的增加逐渐由“M”形分布转变为倒“U”形分布。基于实验结果,给出了计算完全混合高度和分级效率的经验关联式。     

催化裂化提升管进料段的优化

通过分析冷模实验的结果,并结合催化裂化提升管的实际操作情况,揭示了催化裂化提升管进料混合段内存在的问题:由于射流二次流的产生,在进料段内局部区域催化剂颗粒相返混严重并且油剂两相浓度分布并不匹配——在油相浓度高(低)的位置,剂相浓度却较低(高)。并介绍了一种能够有效地利用和控制二次流的CS型雾化喷嘴,工业应用的结果表明CS喷嘴对提升管内油、剂两相流动、混合状况有明显地改善,可有效地提高液收、降低结焦。     

移动床除尘器捕集颗粒喷动再生的主要操作因素

通过对喷动再生操作前后的捕集颗粒进行采样,考察粉尘/捕集颗粒比、提升管气速、颗粒循环量等操作因素对再生效果的影响。结果表明,粉尘/捕集颗粒比、提升管气速、颗粒循环量为影响喷动再生效果的主要操作因素,随粉尘/捕集颗粒比增大、提升管气速增大、颗粒循环量减小,粒级效率增大;喷动再生器在提升管气速较高时,再生效率较高,但若提升管气速过高,捕集颗粒同样会随灰尘一起被带出;喷动再生过程不可避免地造成捕集颗粒的磨损,合适的提升管气速对整个喷动再生系统至关重要,一般为捕集颗粒带出速度的1.1?1.3倍。     

提升管反应器进料混合段内气固两相流动特性(Ⅰ)实验研究

根据实际工业的操作条件 ,采用催化裂化催化剂及空气 ,在大型冷模实验装置上对催化裂化提升管进料混合段内射流相与颗粒相的速度场、浓度场进行了系统测试 .结果表明 ,由于旋涡场的诱导作用 ,喷嘴射流注入到提升管中以后将会产生二次流动 ,二次流先是发展扩大 ,随后又与主流逐渐汇合 .根据混合流场的分布特点 ,可以将这一极其复杂的流场由下到上分为上游影响区段、主射流影响区段、二次流影响区段、混合发展区段 4部分 ,各区段在径向上又可再分为 2或 3个区来表征有关参数的分布特点     

新型提升管进料段内压力脉动强度分布的影响因素

通过大型冷模实验,考察了油剂逆流接触提升管进料段内压力脉动强度的轴、径向分布,并结合射流气浓度分布、预提升气浓度分布和颗粒浓度分布分析了气固间作用特征及其对流动的影响. 结果表明,根据喷嘴射流、预提升气及颗粒相对压力脉动的贡献,可将新型提升管进料段沿轴向由下而上分为喷嘴进气上游影响区(H=?0.375~?0.1 m)、喷嘴进气控制区(H=?0.1~0.375 m)及喷嘴进气下游影响区(H=0.375~0.675 m). 进料段内压力脉动相对标准偏差径向分布的模拟值与实验值吻合较好.     

催化裂化提升管进料段内气、固两相混合流动特性及其改进

通过冷模实验，揭示了在传统结构的催化裂化提升管进料混合段内存在两个问题，即颗粒相返混严重以及反应管中各处催化剂在油、剂混相中浓度分布不一致。提出了利用和控制二次流，改进进料段结构的原则，设计了两种新型进料段结构。通过引入径向局部密度分布均匀系数(η)、颗粒相相对返混比(φ)以及特征剂／油浓度比(ηi／CEi)3个参数，可清楚地显示新型进料结构的改进效果。     

气液洗涤器内喷嘴结构与操作优化研究

利用数值模拟的方法,模拟了气液逆流接触洗涤器内两相流场并进行了实验验证,主要分析了洗涤器内两相速度,气含率等参数。结果表明,气液撞击区域内气液两相切向速度较大,且此区域内气相分布均匀,气含率在0.80~0.90。撞击区相间相对速度很大,为传递提供了极佳的条件,此区域为有效传质区,可用气含率表征。"有效传质区"占整个流场的比例随气液质量流量比的增大呈先增大后减小的趋势,在0.375左右达到峰值;且其随着进液轴-切质量流量比的增大,先增大后减小,在0.66左右达到峰值。     

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.