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。