矢量优化技术在FCC进料雾化喷嘴开发中的应用(Ⅱ)——喷嘴"内部矢量"的优化

分析了液体雾化的微观和宏观过程,为了使FCC进料喷嘴取得较好的雾化效果,在喷嘴内部流道中,可采用多级雾化技术,对各级雾化蒸汽进行"矢量优化",确定各级雾化蒸汽的速度和喷出角度,并结合计算机数值模拟以及冷模实验,提高油、汽两相速度的矢量差,以获得较大雷诺数和韦伯数.CS型进料雾化喷嘴在实际应用中取得了很好的效果.液体收率...     

催化裂化提升管原料油进料喷嘴位置的确定

在内径186ram、高14m的催化裂化提升管冷模实验装置上对提升管预提升段颗粒速度、空隙率、滑落系数等流动参数进行了详细的测试。根据气固两相的流动特征，提升管预提升段可以划分为底部的空隙率梯度缓慢变化区，中部的空隙率梯度剧变区以及顶部空隙率梯度恒定区。证明了原料油喷嘴最适合的安装位置应在空隙率梯度剧变区内，并给出了空隙率梯度剧变区高度的计算方法。     

逆流式移动床过滤器过滤性能的实验研究

通过大型冷模实验考察了气固逆流式移动床过滤器床层表观气速、再生气速对装备操作的影响。在无尘负荷条件下，装备压降随床层表观气速增大呈抛物线式上升的关系；能够用修正的Ergun公式进行预测。通过加尘实验发现，除尘效率与气体停留时间变化趋势相同，且与再生气速呈正相关。床层压降则表现出与床层气速呈正相关、与再生气速呈负相关的变化趋势。实验结果表明，该装备对于粉尘的捕集效率较高，在入口浓度为8.175 g/m³、表观气速在0.122～0.305 m/s范围内，除尘效率始终大于98.0%，且对13μm以下的细微粉尘有较高的粒级效率，接近99.99%。     

催化裂化反应系统关键装备技术研究进展

通过详细分析催化裂化反应系统内不同区域的流动和反应特点,提出了“多区协控强化”的技术理念,形成了一种简单高效的催化裂化反应系统技术。该技术主要包括提升管进料段的“内置式气体内构件技术”和“油 剂逆流接触的新型进料段技术”、预提升区的“灵活调控剂/油比的混合预提升技术”、提升管出口油 剂快速分离区的“气 固旋流分离强化（SVQS）技术”以及汽提区的“组合环流汽提（MSCS）技术”。重点阐述了各项创新技术的研究进展,分析了创新技术与传统技术的差异,揭示了创新技术的优势所在。140 Mt/a重油催化裂化反应系统工业应用结果表明,该技术能够有效提高轻油收率,降低干气和焦炭产率,减少CO2排量,提高企业经济效益。     

双层喷嘴进料提升管内气固流动混合特性的大型冷模实验研究

为改善催化裂化工艺的产品分布,在传统单层向上原料喷嘴进料结构基础上,增加了2个对称、向下的“副喷嘴”。通过一套大型冷模实验装置,考察这种新型双层喷嘴进料段结构内气固流动混合特性,同时利用射流“二次流”理论,分析了逆向喷嘴射流二次流在提升管内的形成发展过程。实验结果表明,与传统单层向上喷嘴（主喷嘴）结构相比,双层喷嘴结构能够改善主喷嘴附近油剂匹配程度,提高气固接触效率。同时副喷嘴的加入可以将提升管进料段长度缩短1/3,减少油剂混合时间,加快气固相达到均匀稳定,实现抑制油气过度裂解,提高目标产品收率,降低生焦量的目的。     

气体干法净化旋流吸附耦合设备压降特性

气体干法净化旋流吸附耦合设备将旋流分离和移动床吸附/过滤分离有机结合,可适应较宽的温度范围,为高温气体净化提供了一种新思路。在不加尘及不同的移动床循环速率和旋风入口气速下对该设备进出口静压差进行了测量和分析。实验结果表明,设备静压差在整个运行过程中较为稳定,有较强的可预测性,无量纲标准偏差维持在0.4%以内;实验范围内,移动床循环量的大小对设备静压差没有影响;设备压降与旋风入口气速呈现出良好的二次方程（抛物线）关系;将设备实际压降划分为进口管路沿程摩擦损失、入口天圆地方摩擦损失、旋流体摩擦损失、内置移动床摩擦损失和出口管路沿程摩擦损失五个部分;获得了旋流体摩擦损失及设备实际压降与入口速度头的关联方程;该设备的阻力系数与普通旋风分离器相比,没有明显增大;初步加尘实验确认了旋风壳体与移动床之间旋流作用的存在,为进一步结构优化提供了参考。     

气液两相逆流-错流撞击洗涤器内两相流动与传质特性

针对一种能实现气液两相逆流-错流撞击的洗涤喷嘴,采用溶氧法、摄像法和电导探针法等考察了操作参数对洗涤器内两相流型、传质性能、局部气含率的影响,并分析了洗涤器内流型、气含率与传质特性的关系. 结果表明,由于气液两相沿洗涤器径向分布不均,文献中通过直观观察描述流型的方法明显欠准确. 在直观观察的基础上,依据局部气含率分布将两相流型分为液柱型、环流型和泡沫型三类,其中泡沫型分为环状泡沫型和碗状泡沫型两种. 为了定量分析不同流型的传质效果,定义了有效传质区(气液接触、传质过程中形成的两相流中气含率75%≤eg≤85%的区域),得出了有效传质体积的计算表达式. 气液逆流撞击的洗涤器内有效传质体积越大,传质效果越好.     

梯形移动床径向反应器内颗粒的贴壁现象分析

贴壁现象是制约移动床反应器操作弹性的瓶颈之一。在高度为1.3 m、顶部宽度为0.185 m、底部宽度为0.299 m、厚度为0.04 m的梯形径向移动床冷模实验装置上考察了颗粒层的贴壁现象。记录不同的操作条件下,贴壁与空腔现象产生的位置及形状大小,并测量了气体通过床层的压降。随着表观气速的增加,贴壁层变厚,空腔变大,呈现为渐进型贴壁;而颗粒循环强度对贴壁与空腔现象无影响。通过力平衡分析建立了梯形床贴壁现象的数学模型,引入矫正因子对模型进行修正,模型计算值与实验值基本相符。     

带中心管的两股催化剂颗粒混合预提升结构中的流动特性

在一套大型冷模实验装置上,采用光纤测量系统考察了带中心管的两股催化剂颗粒混合预提升结构内固含率和颗粒速度的分布,以径向不均匀指数对固含率和颗粒速度径向分布进行定量描述,并与不同的预提升结构进行对比. 结果表明,带中心管的预提升结构沿轴向可分为底部、中心管和提升管区,各区固含率和颗粒速度径向分布均匀程度为提升管区>底部区>中心管区;提升管区内1.3~2.3 m间存在一固含率和颗粒速度分布均匀截面;与无中心管的预提升结构和传统预提升结构相比,本实验结构固含率径向分布更均匀,有利于油剂接触;确定了截面平均固含率的影响参数为终端固含率es', Froude数Fr和轴向高度/提升管直径h/Dr;由实验数据回归出预提升结构内截面平均固含率轴向分布的经验模型,计算值与实验值吻合较好.     

双层喷嘴提升管进料区内气固流动特性的数值模拟

为了改善催化裂化工艺的产品分布，提出了一种双层喷嘴提升管进料方案，即在原有喷嘴层下方加设2个对称的“副喷嘴”，目前尚缺少此类双层喷嘴结构提升管内气固流动特性的研究。采用能量最小化方法考虑介尺度非均匀结构的影响，气固相间曳力采用EMMS曳力模型，采用了适用于模拟提升管内油剂混合和流动规律的数学模型。为保证模拟的准确性，确定了适宜的颗粒与壁面间镜面反射系数。主副喷嘴间距为0.5 m，同时改变主副喷嘴进料方向，形成了4种组合结构，即down?down结构、down?up结构、up?down结构和up?up结构。通过比较双层喷嘴与单层喷嘴提升管进料段内油剂混合和流动特性发现，双层喷嘴结构对提升管进料区气固流动的影响较大，尤其对于主喷嘴向上的传统进料结构，副喷嘴射流能加快气固两相达到均匀稳定。副喷嘴射流会加剧进料区副喷嘴以上高度处固含率分布的不均匀程度。当主喷嘴向下时，单层喷嘴down结构具有较小的平均停留时间和停留时间分布的离散程度，当主喷嘴向上时，双层喷嘴up?up结构的平均停留时间和离散程度最小，表明两种结构能使油剂在较短的接触时间内实现强混合，同时抑制目标产品继续裂解，降低生焦量。