颗粒回料量对循环流化床下部压力脉动的影响

在一套循环流化床冷模实验装置上,考察了颗粒回料量对循环流化床提升管下部压力脉动特性的影响。结果表明,提升管下部瞬态压力呈现低频高幅、高频高幅与高频低幅的脉动特征;当提升管出口上方为零床层操作模式时,压力脉动主频在2 Hz以下,脉动能量随着颗粒回料量的增加而增加;当提升管出口上方为有床层操作时,脉动主频主要为20~25Hz频段,脉动能量随着颗粒回料量的增加而降低。     

变径组合提升管内压力脉动及其流型转变特性

采用变径组合提升管冷模实验装置，在固/气比(Gs/(ρg·Ug))为0~37.60，通过实验对变径组合提升管内的压力脉动信号及其流型转变特性进行了研究。结果表明，随着固/气比(Gs/(ρg·Ug)的增加，变径组合提升管内依次出现气力输送(Gs/(ρg·Ug)为0~15.00)、快速流态化(Gs/(ρg·Ug)为15.00~27.00)、高密度循环流态化(Gs/(ρg·Ug)为2700~3760)3种流型。变径组合提升管内压力脉动主要由两部分组成：一部分是由于进料波动产生的全局性压力脉动，主频在0.30 Hz左右；另一部分是由于局部气流扰动，气-固相互作用以及颗粒(团)和颗粒(团)之间的相互作用引起的局部压力脉动。气力输送流型下，局部压力脉动的频率主要集中在D5频段(1.56~3.13 Hz)，主要由局部气流扰动引起；快速流态化流型下，局部压力脉动的频率主要集中在D4频段(3.13~6.25 Hz)，主要由局部气体与颗粒(团)间的作用引起；高密度循环流态化流型下，局部压力脉动的频率主要集中在D5频段，主要由局部颗粒(团)与颗粒(团)间的作用引起。     

循环流化床颗粒循环回路上动态压力的测量与分析

为了考察循环流化床颗粒循环回路上流化床、提升管和旋风分离器料腿等主要单元的压力脉动诱因,采用实验的方法,在颗粒循环速率为3.5kg/s、流化床表观气速为0.11m/s、提升管表观气速为3.5m/s、颗粒质量流率为200kg/(m2·s)的操作条件下,同时测量3个单元上的动态压力。结果表明,3个单元均存在有压力低频高幅的波动,即压力脉动现象,其中,流化床的压力脉动来源于上行的气泡扰动,提升管的压力脉动来源于斜管下料的不稳定性和颗粒团聚,料腿的压力脉动来源于进出口和颗粒与气体的相互作用。对比3个单元的压力脉动表明,料腿下部的压力脉动强度最大。在颗粒循环回路上,一个单元产生的压力脉动流入下一个单元时,由于流态发生改变导致压力脉动很快衰减。     

循环流化床颗粒循环回路上动态压力的测量与分析(杨华英特约稿件)

为了考察循环流化床颗粒循环回路上流化床、提升管和旋风分离器料腿等主要单元的压力脉动诱因,采用实验的方法,在颗粒循环速率为35 kg/s、流化床表观气速为011 m/s、提升管表观气速为35 m/s、颗粒质量流率为200 kg/(m2·s)的操作条件下,同时测量3个单元上的动态压力。结果表明,3个单元均存在有压力低频高幅的波动,即压力脉动现象,其中,流化床的压力脉动来源于上行的气泡扰动,提升管的压力脉动来源于斜管下料的不稳定性和颗粒团聚,料腿的压力脉动来源于进出口和颗粒与气体的相互作用。对比3个单元的压力脉动表明,料腿下部的压力脉动强度最大。在颗粒循环回路上,一个单元产生的压力脉动流入下一个单元时,由于流态发生改变导致压力脉动很快衰减。     

18m高密度循环流化床提升管反应器内气-固流动轴向分布特性

以18m提升管反应器为研究对象,基于压力数据研究了提升管内的气-固流动轴向分布特性。该18m实验装置操作弹性较大,当表观气速为5~9m/s时,颗粒循环速率可以在150~550kg/(m~2·s)之间控制操作。在表观气速为5m/s,颗粒循环速率达到400kg/(m~2·s)以上时,提升管反应器所有轴向高度的平均固含率均在0.1以上,表明整个提升管反应器达到了高密度操作状态。提升管内固含率的轴向分布呈指数型分布特点,与多段式分布特性存在一定的差异。此外,系统研究了操作条件对固含率轴向分布的影响。结果表明,颗粒循环速率的增加或表观气速的降低,均有助于提高提升管内各截面的固含率。     

催化裂化提升管内气固流动特性的数值模拟

采用欧拉双流体模型及颗粒动力学理论对Y型提升管内的气固两相流动进行了三维数值模拟研究。分析了提升管内的气固流动特征,比较了不同表观气速和不同颗粒循环量下提升管内的运动特性。研究结果表明,提升管内存在典型的非均匀流动特点,固含率轴向分布为单调递减分布,径向分布为典型的环核流动结构,表观气速和颗粒循环量对提升管内的流动有重要影响。     

焦炭颗粒在循环流化床提升管中的浓度分布

在冷态提升管装置和热态工业循环流化床装置上,考察了表观气速和焦炭颗粒循环速率对提升管中部稳定区颗粒含率的影响。研究结果表明,冷态条件下焦炭颗粒循环速率较低(20~250 kg/(m~2·s)),提升管稳定区的颗粒含率小于0.12,且相同循环速率下,颗粒含率随表观气速的增大而减小;热态条件下焦炭颗粒循环速率较高(200~450 kg/(m~2·s)),在表观气速为10.50~13.20 m/s时,提升管稳定区颗粒含率小于0.35,并回归出冷热态条件下颗粒含率和极限颗粒含率的关联式。对冷热态相同表观气速和颗粒循环速率条件下的颗粒含率进行比较,工业装置的颗粒含率大于冷态实验的颗粒含率。     

循环流化床颗粒输送斜管的压力脉动特性

以循环流化床输送斜管为研究对象,通过改变颗粒质量流率,测量斜管内蝶阀上、下两处的动态压力。结果表明,随着颗粒质量流率增加,蝶阀上、下方颗粒的流动形式均发生变化,斜管内的颗粒流态发生变化,动态压力的波动幅度逐渐增加。蝶阀下方的动态压力标准偏差与颗粒质量流率呈线性关系,能够用于表征循环流化床的颗粒质量流率。压力脉动的小波分析表明,斜管内蝶阀上、下方均存在一个主频,是由于斜管自身的流动结构所致,但蝶阀下方还存在一个次频,是由于气体脉动以及气、固两相的相互作用所致,且次频所占能量随颗粒质量流率增加而降低。斜管下料产生的脉动压力是一种低频压力,是斜管振动的激振源。     

聚丙烯装置开车运行问题分析及对策

针对某石化企业Unipol聚丙烯装置开车运行出现的问题,包括丙烯原料进料压力高、表观气速不稳定、流化床反应器温度波动大及静电高、出料系统(PDS)超压、催化剂堵管、产生爆米花粉料和灯泡粒料等,分析了产生问题的原因并给出了实际解决措施。运行结果表明,丙烯进料压力过高时,应加大进料阀开度和脱气塔丙烯进料量。正确调节导向叶片开度,以使表观气速稳定,确保反应器处于适当的流化状态。严格控制反应器温度和静电,防止反应器内结片结块。控制反应冷凝量,防止过多丙烯带入PDS造成超压。出现爆米花粉料时,应及时提高冷凝量,并增强流化和混合强度。出现灯泡粒料时,应减少水汽进入造粒机内,并加大造粒机脱气系统排放量。     

新型MTO反应器环隙下料管内的压力特性

在高约12.7 m的新型MTO耦合反应器冷态实验装置上，在不同操作气速下，研究了上部环隙下料管4个截面位置及出料口下1个截面位置上的压力特性和平均固含率。通过对上述5个截面上压力脉动曲线及其标准偏差分析，发现截面1处压力脉动在低气速条件下较平稳，在高气速条件下较强烈，截面2和截面3处压力脉动最平稳，而截面4和截面5处压力脉动最剧烈；当下部环流反应器环隙区操作气速(Uga)一定时，随着导流筒区操作气速(Ugd)的增大，各截面平均压力值均不断增加，由截面3至截面1，颗粒呈现顺重力场负压差流动；当环隙区操作气速Uga=0.3 m/s时，随着导流筒区操作气速(Ugd)的增大，各截面平均固含率均不断增大，在相同操作条件下，各截面上平均固含率差别较小，颗粒流动较平稳。     

催化裂化再生器树枝状气体分布器射流作用区的床层压力脉动特性

在催化裂化装置中再生器底部通常设置有树枝状气体分布器,通过分布器上的喷嘴分布气体。分布器射流区的压力信号可以很好地反应分布器的流场特性,为减小磨损进行结构改进提供理论依据。为此,在二维床实验装置上针对分布器射流区压力分布及压力脉动进行了实验研究,结果表明：分支管间床层压力沿床层轴向高度逐渐减小,随喷射角度增大而减小,随喷嘴出口气速和静床高度增大而增大,由测点以上的物料量决定,可用来判断不同操作工况;当喷射角度为0°和22.5°时,分支管间处于密相区,压力脉动先增后减,对应着气泡的产生、聚并和破碎的规律;当喷射角度为45.0°和67.5°时,分支管间由射流形成稀相区,压力脉动由气流湍流度决定,高于密相区,随喷嘴出口气速和静床高度增大而增大,可为减小分支管外部磨损提供依据;影响喷嘴射流压力脉动的因素为相邻喷嘴射流冲击和颗粒的作用,喷射角度为22.5°时的射流压力脉动存在临界气速,取决于是否受到相邻射流的冲击,可以为喷嘴射流稳定性及工业上减小分布器的内部和外部冲蚀磨损提供理论依据。     

预提升对循环流化床反应器中气固流动特性的影响

以催化裂化平衡剂为固体介质、常温空气作为流化气体,在循环流化床冷态模拟试验装置上分别考察了表观气速、颗粒贮量、下料蝶阀开度、预提升气量等操作条件对循环流化床反应器催化剂循环速率的影响,并探讨了产生这种影响的原因;同时,深入研究了预提升出口位置对系统内催化剂循环速率、提升管底部轴向、径向颗粒浓度分布的影响,并描述了气固两相交汇点处的微观流动结构。结果表明:随着操作气速的升高,气、固相之间的相互作用增强,颗粒循环速率提高;伴床及蝶阀通过提供足够的压力支持提升管内的两相流动,增加颗粒贮量或减小蝶阀压降可有效提高颗粒循环量;通入预提升气可增大颗粒向前运动的推动力,避免颗粒发生坍落而沉积于床层底部;当伴床向提升管提供足够的颗粒循环速率时,预提升出口位置的提高破坏了颗粒的向下流动,迫使颗粒进入中心快速向上的气固流动区,从而改变气、固相交汇点处的流动结构;另外,不同预提升结构对颗粒浓度的影响有限,并未从根本上改变轴向、径向颗粒浓度的分布规律。     

FCC沉降器内部空间压力分布的数值模拟

采用Fluent流体计算软件对1.40 Mt/a催化裂化装置沉降器内部空间的油气流动状况进行了数值模拟,湍流模型是Reynolds应力输运模型,重点考察内部压力场的分布规律。沉降器计算几何模型是沉降器原型尺寸,包括内部的两级旋风分离器、内置提升管等。计算结果表明沉降器空间的压力按数值大小划分为三个区,一级旋风分离器（粗旋）和提升管反应器内的高压区,沉降器空间的中压区和二级旋风分离器（顶旋）内的低压区。其中提升管出口的压力最高,而顶旋料腿内部压力是整个沉降器压力的最低部分。沉降器内部的压力分布决定了各部分油气和蒸汽的流动路线、速度,以及料腿的料封问题。     

往复式压缩机出口泄压安全阀整定压力的探讨

分析了往复式压缩机气流脉动的特点,结合安全阀的整定压力偏差,给出了确定最小安全阀整定压力的公式.     

湍动流化床中气泡行为和压力脉动特性的研究

 详细研究了在500mm×30mm×6000mm大型二维湍动流化床中FCC催化剂颗粒的床层轴向空隙率分布和床层的压力脉动。根据床层空隙率变化,建立了1个可以同时适用于鼓泡流化床和湍动流化床的气泡平均直径模型。该模型的计算结果与实验观察和实验测得的床膨胀规律均一致,并且与床层压力脉动的变化趋势也一致。在压力脉动沿床层轴向高度的分布图中,曲线呈水平“S”型。根据压力脉动的变化,床层可以分为分布板影响区、气泡生长区、料面影响区和稀相区4个区。根据床层稀、密相压力脉动的剧烈变化,提出了一种确定稀－密相界面高度的新方法,该方法简单实用。     

FCC装置再生立管输送催化剂的影响因素

在1.0 Mt/a FCC装置上,考察了再生立管输送催化剂的影响因素和调控方法。通过测量不同工况时再生立管轴向压力和提升管反应温度,以及计算立管内表观气体速率,监测立管内部催化剂输送状态。结果表明：沿立管从上至下,立管轴向压力分布为非线性,压力梯度减小;反应温度波动幅度随松动风流量增加而增大。松动风流量为540 m³/h时,立管内气体表观速率范围为0.04~0.9 m/s;催化剂流态出现填充流是滑阀压降降低的主要原因。在松动风量、滑阀压降、反应温度等参数优化的基础上,建立了三者相互关联的立管操作控制图,提出了最佳松动风流量的概念,保障装置平稳运行。     

GLS-MALR中的气含率和循环液速

 在1个四流道的气-液-固三相多室气升式环流反应器（MALR）中,以空气-水-K 树脂为体系,考察了气体表观速率、固体装载量对气含率和循环液速的影响。结果表明,上升室的气含率随着该室气体表观速率的增加而增加,而随着另一上升室气体表观速率的增加而略有降低;下降室的气含率随着该室气体表观速率的增大而略有增加;上升室和下降室的气含率均随固体装载量的增加而降低;循环液速随着上升室气体表观速率的增加而增加,而随着固体装载量的增加而降低。在鼓泡流下,用关联式法建立了上升室的气含率模型;根据动量平衡原理建立了循环液速模型。气含率和循环液速的计算值和实验值的平均相对误差分别为±5.755%和±9.362%。