变径提升管内颗粒流动特性的研究

采用提升管冷模实验装置,对40mm/20mm和24mm/12mm两种变径提升管和一种20mm单一直径提升管内的颗粒流动特性进行实验。考察了颗粒循环速率(Gs)和气速对变径提升管平均固含率(εs)和截面平均颗粒速度(Up)的影响。实验结果表明,采用变径提升管可改变固含率(εs)和Up分布;40mm/20mm变径提升管扩径段εs保持在0.1～0.3之间;提高Gs或降低气速,截面径向各点的εs都增大。提高Gs会导致Up增大。增大气速对扩径段Up的影响不明显,但会明显提高缩径段的Up。40mm/20mm提升管扩径段εs达到0.20以上,比24mm/12mm提升管扩径段的εs提高30%。相同气速和Gs下,40mm/20mm提升管扩径段底部的εs达到0.25,是20mm提升管的2～3倍。     

扩径段参数对变径提升管内气固流动的影响

在内径20mm、高3m的提升管冷模装置上对变径结构提升管内部固体颗粒分布情况进行了研究。实验结果表明,提升管扩径段的底部锥角主要对扩径段下部的催化剂浓度和颗粒返混产生影响,60°左右的底部锥角可以减小催化剂的返混,达到较高的固含率,并控制合适的停留时间。选择较小的顶部锥角既可以减小因近边壁处与顶部锥角直接碰撞而发生滑落造成的催化剂返混,又可以实现缩径段催化剂的短停留时间。相对其它角度,60°的顶部锥角可以得到较为均匀的催化剂径向分布。扩径段的高度对扩径段内固含率的影响较为显著。当扩径段高度日与扩径段的直径D之比值在8左右时,既能实现300～400kg／m^3左右的催化剂密度,又能减小返混。     

变径提升管反应器扩径段内气固流动特性研究

在变径提升管冷模装置上,以空气和催化裂化平衡剂为介质,考察了颗粒浓度的轴径向分布情况,并对扩径段内的微观流动特性进行了分析。结果表明,变径提升管内颗粒浓度整体上呈“上稀下浓”的分布形式,且沿轴向高度径向不均匀指数逐渐减小。与传统提升管底部相比,扩径段内颗粒浓度及间歇性指数显著增大,且沿径向分布更均匀,说明气固作用力显著增强,并且气固微观流动行为沿径向变化梯度减小。气固微观流动行为受反应器结构影响显著,变径提升管扩径段内气固流动行为类似湍流床,颗粒浓度波动幅度大,频率高,稀相和浓相分布相对均匀,有利于强化气固两相的接触及混合过程。     

抗滑落提升管反应器流体力学性能的研究

针对传统提升管内固体催化剂颗粒的轴向返混现象 ,提出了一种抗滑落提升管反应器的结构形式 ,试验测量了提升管反应器气固两相流动特性、空隙率分布及固体颗粒速度径向分布。结果表明 ,抗滑落提升管反应器结构具有一定减弱固体催化剂轴向滑落的效果 ,抗滑落提升管预提升段固体颗粒浓度呈中心浓边壁稀分布 ,且催化剂颗粒速度径向分布较平缓 ,中心区域与边壁区速度之比约为 2～ 3倍。     

催化裂化提升管反应器预提升段流动特征

基于双流体的概念,耦合了颗粒端动能模型的颗粒流动力学模型,并结合循环流化床内气粒两相间传热及催化裂化反应的十三集总动力学模型,探讨了催化裂化提升管反应器预提升段催化剂颗粒的流动特征,给出了催化剂颗粒的速度场。     

催化裂化提升管内油剂两相流动特征的研究

总结了近年来催化裂化装置对提升管内油剂两相流动特征的研究成果。说明改善进料喷嘴的雾化效果,可完善裂化反应,减少焦炭等副产品的产生。     

DCC装置改造为全提升管操作

中国石化股份有限公司荆门分公司800 kt／a催化裂解DCC-Ⅱ型装置投产后采用零床层全提升管操作方式,并进行了将提升管出口分布板快分器更换为三叶式快分器的技术改造。结果表明:在反应温度为515℃时,目的产品液化气及丙烯收率和有床层操作基本相同,柴油产率提高6.01个百分点,掺渣率提高5-10个百分点,消除了原分布板快分器存在的结焦和跑剂隐患,连续开工周期超过2年。零床层全提升管操作所产汽油的烯烃含量较高,经试验和应用表明,采用轻汽油提升管回炼的方法可使出装置汽油达到和有床层操作相当的烯烃含量。     

新型变径提升管冷模实验研究

以催化裂化平衡剂和常温空气为介质,在新型变径提升管冷模实验装置上考察了不同的操作条件对固体循环量及颗粒浓度轴径向分布的影响,并描述了扩径段内的流动结构。结果表明：固体循环量随着表观气速的增大而增大,随着伴床料位高度的增加而增大,且在改变进气比例时,循环量随着预提升气占比的增加而增大;与传统提升管相比,该新型结构提升管内部存在多种流型且扩径段内固含率有明显增加,底部扩径段内为密相湍流形态,固含率为0.3~0.4,上部等径段为稀相气力输送形态,固含率无明显变化,为0.05~0.1。新型变径提升管对斜管下来的催化剂起到了重新分配的作用,抑制了传统的“环-核”流动,使颗粒浓度径向分布更加均匀。     

两种提升管反应器中颗粒速度分布的测定

通过试验研究测定了提升管反应器中催化剂颗粒的速度分布，提出了一种具有切向一次风，变直径的抗返混提升管反应器结构。试验证明，这种结构抗返混性能良好，在进料喷嘴上方一定高度之内几乎没有返混现象出现，并且在此范围内催化剂颗粒速度分布变得比较均匀。     

催化裂化提升管预提升段气固两相流动特性的研究

针对工业上催化裂化提升管预提升段的实际操作条件，在高 １４ ｍ 、直径 １８６ ｍ ｍ 的有机玻璃提升管上对轴向、径向密度及速度分布进行冷态试验，根据得到的一系列试验数据，将整个预提升段分为混合加速区、均匀加速区、充分发展区。通过理论分析得到简化计算模型，确定了平均空隙率与下滑速度、轴向位置之间的关系。     

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。     

催化裂化提升管新型预提升器的开发

新型提升管反应器采用提升管底部设扩大段 ,扩大段内设内输送管的新结构代替传统的直筒式提升管反应器。通过改变催化剂的流动轨迹达到改善气固接触效率的目的。合理设计的内输送管、流化蒸汽与提升蒸汽可使催化剂的循环量增加 ,轻质油收率提高 ,系统压力、密度波动及振动减少 ,系统设备结焦减少 ,同时可提高装置的操作弹性。该技术已在不同规模的催化裂化装置上得到应用。以锦西炼油化工总厂Ⅱ套 0 .80Mt/a催化裂化装置为例 ,应用新型预提升器以后 ,轻质油收率提高 1.1个百分点 ,直接经济效益 2 5× 10 6 RMB $ /a     

催化裂化催化剂物料砂磨工艺的考察

应用ＳＫＲ－８０型砂磨机，对多种催化裂化催化剂物料进行了砂磨试验，找出了沸石结晶度、粒度等物料性质在砂磨过程中的变化规律。并着重考察了待磨催化剂的耐磨强度、流量等对磨后粒径的影响，获得了一些微球物料的砂磨曲线。从而为工业生产采用砂磨机提供了一定的试验依据。     

两段提升管催化裂化汽油回炼方式的对比

辽河石化分公司应用两段提升管催化裂化技术对催化裂化装置进行了改造,并增设了两种催化裂化汽油（轻馏分汽油和全馏分汽油）回炼改质措施。工业应用表明,在汽油烯烃含量接近目标值（目标值为体积分数39%）时,汽油回炼量小,此时回炼轻馏分汽油有利于目的产品收率的提高;当汽油烯烃含量与目标值相差较大时,汽油回炼量大,此时回炼全馏分汽油有利于汽油辛烷值不受损失。     

重油催化裂化工业提升管内反应历程的实验模拟

利用XTL-5型小型提升管催化裂化反应装置,对工业提升管内的渣油催化裂化反应历程进行了实验模拟,得到了工业提升管不同高度位置的产品分布、产品选择性分布以及催化剂积炭量的变化规律。同时还分析了提升管内的二次反应强度的变化。结果表明,催化裂化一次反应主要在提升管中下部完成,在提升管上部存在明显的二次反应;催化剂积炭量由油剂瞬间接触后的一个很高的值,迅速降低,然后又逐渐上升。研究结果也说明了所采用的实验模拟方法和手段是可行的。     

提升管反应器不同喷嘴角度的气固流动特性研究

在大型循环流化床冷态模拟试验装置上对喷嘴与提升管竖直方向的不同夹角进行了考察。对3种不同夹角结构下的颗粒浓度轴径向分布、瞬时颗粒浓度信号以及概率密度进行了分析研究，结果表明：在预提升段和输送段3种结构并无明显差别，颗粒浓度以及瞬时信号波动的差别主要集中在喷嘴上方附近区域；相比于传统等径提升管而言，变径提升管内床层固含率增加，颗粒浓度分布更加均匀，颗粒浓度梯度减小，有利于气固两相的混合与接触；在变径提升管内，随着喷嘴角度的增大，气体在整个截面上的扩散速度增加，径向分布更加均匀，气固分离现象得到了有效抑制，气固湍动剧烈，接触效率较高。     

催化裂化新型反应器的冷模探索研究

提出了一种由提升管加流化床层以及旋风分离器组成的催化裂化新型反应器结构，在大型冷模装置上考察了床层料位、床层线速、快分结构对装置催化剂回收的影响，给出了装置的适宜操作条件，并对反应器催化剂稀相密度进行了关联计算。装置运行结果表明，在料位上限平稳运行时，旋风分离器入口催化剂的密度在0．62～3．75kg／m^3，说明催化剂回收效果较好。