Numerical Simulation on Gas-Solid Two-Phase Turbulent Flow in FCC Riser Reactors (I) Turbulent Gas-Solid Flow-Reaction Model

Gas-solid two-phase turbulent flows, mass transfer, heat transfer and catalytic cracking reactions are known to exert interrelated influences in commercial fluid catalytic cracking(FCC) riser reactors.In the present paper, a three-dimensional turbulent gas-solid two-phase flow-reaction model for FCC riser reactors was developed. The model took into account the gas- solid two-phase turbulent flows, inter-phase heat transfer, mass transfer, catalytic cracking reactions and their nterrelated influence. The k-V-kp two-phase turbulence model was employed and modified for the two-phase turbulent flow patterns with relatively high particle concentration. Boundary conditions for the flow-reaction model were given. Related numerical algorithm was formed and a numerical code was drawn up. Numerical modeling for commercial FCC riser reactors could be carried out with the presented model.     

高密度下行床颗粒浓度与颗粒速度分布特性

为了考察下行床内颗粒浓度和速度的分布特性以确定高密度操作条件,在自建的气固下行床冷模装置(总高度18 m,下行床高8 m,直径80 mm)中,测定了不同表观气速(Ug)和颗粒循环速率(Gs)下床内颗粒浓度和颗粒速度的轴径向分布.结果表明,在Gs为700 kg/(m2·s)时,下行床内平均颗粒浓度达0.12,整个下行床内...     

“提升管内沿程动力学模型与终止反应技术开发”通过中国石油化工集团公司鉴定

由石油大学（北京）重质油加工国家重点实验室承担的中国石油化工集团公司合同项目“提升管内沿程动力学模型及终止反应技术开发”,１９９９年４月２９日在北京顺利通过中国石油化工集团公司组织的技术鉴定。该项目属于重油催化裂化化学反应工程学应用基础研究,主要内容有：建立较完善的工业提升管沿高在线取样系统,在工业装置上取得有代表性的试样,为研究工业提升管内反应历程和催化剂活性等性质的变化规律提供有力手段,由湍流气固两相流理论和裂化反应集总动力学理论,建立工业提升管反应器三维多相流动反应综合数学模型。该模型可详…     

不同气体用作催化裂化原料雾化介质对裂化反应的影响

考虑到催化裂化装置普遍存在的蒸汽用于原料雾化所存在的弊端,结合中国石化股份有限公司荆门分公司催化裂解(DCC)装置的实际情况,提出一种新的原料油雾化技术,即采用炼厂干气代替现有的催化裂化雾化介质——蒸汽,以期克服蒸汽雾化所存在的问题。在小型固定流化床上采用工业装置的操作条件,考察了干气及其主要组分气体(如氢、乙烯、甲烷和乙烷等)作流化气对重油催化裂化产品分布的影响。结果表明,在干气环境下催化裂化产品分布所受到的影响,与干气组成尤其是干气中氢气和乙烯的含量有关：氢气环境下,干气、液化石油气、汽油和焦炭产率降低,柴油和重油的收率提高;乙烯环境下,干气、重油和焦炭产率提高,而液化石油气、汽油收率降低,柴油收率变化不大;干气代替蒸汽作流化气,在某种程度上提高了产品的柴汽比。     

组合式提升管入口区颗粒的返混特性

根据文中提出的颗粒局部及整体返混比,对组合式提升管入口区颗粒的返混特性进行了研究,结果表明,在S型颗粒浓度轴向分布时,颗粒在床层底部的返混较小,在顶部的返混较大;而在指数形颗粒浓度轴向分布时,颗粒则在床层底部的返混较大,在顶部的返混较小.在不同操作条件下,床内颗粒具有不同的局部返混特性,在气速较高时,颗粒在床层中心的返混较少,在床层边壁的返混较多;在气速较低时,在床层顶部,颗粒在床层中心的返混较少,在床层边壁的返混较多,而在床层底部,颗粒则在床层中心和边壁处的返混较多,在床层中部的返混较少.     

颗粒相壁面条件对提升管内气固流动模拟的影响

引言提升管是非均匀结构显著的气固两相流动体系,其流动特性主要表现为轴向空隙率的"S"形分布、径向的"环-核"结构以及团聚物的生成和破碎等。近年来,国内外学者致力于数值计算方法的研究增多,其中双流体模型的应用最为广泛;颗     

催化裂化提升管反应器模型的建立

工业催化裂化提升管反应器内既存在着气固两相的湍流流动,又存在着传热和裂化反应,而且这些过程是相互影响,高度耦合在一起的。本文全面系统地考虑湍流气因两相流动,传质,传热及反应等复杂因素及其相互影响,建立了催化裂化提升管反应器三维气固两相流动反应模型,形成了相应的数值解法,编制了大型的模拟计算程序。由此可对工业催化裂化提升管反应器内湍流气固两相流动进行系统的数值模拟研究。     

催化裂化提升管反应器中颗粒聚团裂化反应的数值模拟

Behavior of catalytic cracking reactions of particle cluster in fluid catalytic cracking (FCC) riser reactors was numerically analyzed using a four-lump mathematical model. Effects of the cluster porosity, inlet gas velocity and temperature, and coke deposition on cracking reactions of the cluster were investigated. Distributions of temperature, gases, and gasoline from both catalyst particle cluster and an isolated catalyst particle are presented. The reaction rates from vacuum gas oil (VGO) to gasoline, gas and coke of individual particle in the cluster are higher than those of the isolated particle, but it reverses for the reaction rates from gasoline to gas and coke. Less gasoline is produced by particle clustering. Simulated results show that the produced mass fluxes of gas and gasoline increase with the operating temperature and molar concentration of VGO, and decrease due to the formation of coke.     

乙炔加氢制乙烯浆态床反应器的CFD模拟

对浆态床反应器中乙炔加氢制乙烯过程进行了模拟研究，采用TFM-PBM耦合方法描述浆态床内气相与浆态相的流动，并耦合乙炔加氢反应动力学建立流动-反应综合模型。通过小试实验对该模型进行验证，并将验证后的模型应用于浆态床中试装置中内构件作用机制与操作条件影响的模拟分析。结果表明，在浆态床反应器放大时，可通过设置竖管内构件，以破碎气泡，抑制气相径向运动，使乙炔加氢过程均匀、充分地进行。乙炔加氢制乙烯过程与气相停留时间和反应温度密切相关，在反应器放大中需严格控制温度，并可通过改变反应器内液位高度实现对气相停留时间的调控，从而可在保证乙炔充分转化的同时获得更高的乙烯选择性。     

ZSM-5分子筛酸性能和孔结构的协同作用对C5烯烃催化裂解性能的影响

采用不同浓度碱液处理制备了具有不同酸性质的多级孔HZSM-5分子筛，并考察其酸性能与孔结构变化对催化裂化(FCC)汽油中C₅烯烃催化裂解性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、N₂吸附脱附、氨气程序升温脱附技术(NH₃-TPD)、吡啶红外(Py-IR)和扫描电镜(SEM)等表征手段研究了HZSM-5分子筛的结构、形貌、酸性质和孔道性能。研究结果表明，适宜浓度的碱液处理可以提高HZSM-5分子筛的强Br?nsted (B酸)酸量和介孔体积，显著提高C₅烯烃转化率和乙烯、丙烯的收率。当碱液浓度为0.2 mol·L^-1,HZSM-5分子筛强B酸中心和介孔体积之间的协同作用促进了C₅烯烃的高效转化，转化率为84.8%(质量分数)，乙丙烯总收率为86.0%(质量分数)，分别比未处理的HZSM-5分子筛增加4.4%和15.5%。