催化裂化提升管进料段内多相流动及其结构优化

催化裂化提升管进料段内油、剂两相的流动-混合状况对目标产品的收率具有重要的影响。早期研究多属于"探索性"的结构优化。近年来,通过大型冷模实验,结合理论分析和数值模拟,发现在传统结构进料段中,对油、剂混合流场起重要作用的是Kutta-Joukowski横向力引起的原料射流"二次流"。对二次流"用其利、抑其弊"是优化传统结构进料段的关键,目前已取得广泛的工业应用。而近期Kutta-Joukowski横向力分析以及冷模实验、数值模拟的结果表明,油剂逆流接触新型进料段可更有效地促进油剂混合,使两相接触更为均匀;较传统形式进料段结构具有更明显的优势。     

旋流分离-颗粒床耦合气固分离装备旋流场静压分布

针对一种集旋风分离器和内置颗粒床优势于一体的新型耦合气固分离装备在无灰负荷及固定床操作条件入口环形空间、分离空间和灰斗内静压场进行研究。结果表明，静压沿周向为非对称分布，轴向为非均匀分布，径向则呈中心低两侧高分布；且存在着静压分布的降压区(0?~180?，以入口处为0?)和增压区(180?~360?)；装备中心的负压及旋流作用在轴向高度H=6.41D(D为旋风壳体内径)以下对静压的影响不再显著；内置颗粒床外壁附近存在“滞留层”，有利于提高装备的分离性能。根据实验数据给出了静压周向分布和静压轴向分布的经验公式。     

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0.299m、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。     

流化床-提升管耦合流化床反应器研究进展

耦合流化床反应器由于其独特的优越性,得到了越来越广泛的关注。介绍了近期流化床-提升管耦合流化床反应器的应用研究进展。同时对比了不同物性的颗粒在类似的流化床-提升管耦合流化床反应器内流动特性,发现不同物性的颗粒,在流化床-提升管耦合流化床反应器内的流动特性有着不同的特性。     

原料油汽化特性对催化裂化反应结焦过程影响的CFD模拟

为考察原料油汽化特性影响,在一套百万吨级工业FCC提升管中,基于多相欧拉模型耦合EMMS曳力和传质、油滴汽化和十二集总反应动力学模型,采用三维CFD模拟研究气液固三相流动、汽化、反应、结焦的复杂过程,新开发结焦预测模型定量预测结焦状况,对比研究不同原料油雾化液滴粒径和起始汽化温度下各相和反应组分浓度场、温度场分布和结焦程度。结果表明,模拟方法可较准确预测汽化、反应生焦和结焦过程,不同雾化液滴粒径和起始汽化温度通过流场分布和汽化快慢影响液相油滴汽化率和反应转化率;合适液滴粒径(60 μm)和起始汽化温度(654 K)可提升轻油、汽油、液化石油气目标产品收率并改善结焦程度。     

颗粒床-旋流耦合分离器不同操作模式下的性能分析

通过实验分别考察了满床/空床操作模式对内置颗粒床-旋流耦合分离器分离性能的影响,获得了两种操作模式下的设备压降和捕集效率。通过改变入口粉尘浓度、入口气速和粉尘颗粒种类,发现满床操作条件下的分离效率比空床操作条件下的分离效率高,且前者压降较低。通过对出口粉尘粒径的分析,含有捕集颗粒的内置颗粒床可有效提高5 μm以下的粉尘颗粒的捕集效率,弥补了离心分离的短板。引入性能指数对不同操作模式进行定量分析,验证了满床操作条件下的耦合分离设备具有更好的综合分离性能。     

组合流化床燃烧器烧焦管内固含率的径向分布研究

在组合流化床燃烧器的冷态实验装置上,以空气一石英砂颗粒为流化介质体系,在烧焦管内表观气速（u。）为3．156～5．989m／s,颗粒循环强度（G8）为40．8～229．4kg／（m2·s）的条件下,采用光纤颗粒浓度测量仪对烧焦管内床层径向局部位置的固含率（ε8）进行了测定。结果表明,烧焦管内ε8沿床层径向呈中心稀边壁浓的环一核形分布形态,呈现出非均一的相结构;ε8随ug的升高而减小,且随Gs的升高而增大,这种影响规律在烧焦管的边壁区比中心区更为显著。根据实验数据关联出截面平均固含率不变条件下的径向局部ε8的计算式,所得计算值与实验值基本吻合。     

两段气固环流反应器流体动力学行为和传质特性的研究

借鉴气液环流的理论,提出了气固多段环流的设想.以空气和FCC催化剂为介质,在内环表观气速为0.089～0.424 m/s、外环表观气速为0.04～0.08 m/s的范围内,在一套两段气固环流反应器内系统研究了两段环流反应器内颗粒的流体动力学行为和气固传质特性.发现反应器平均颗粒密度随着内环表观气速的增加而减小,随外环表观气速的增加变化不大.一段、二段环流速度随着内环表观气速的增加而增加,随外环表观气速的增加略有减小.环流反应器汽提效率随内环表观气速的增加而增加,随外环表观气速的增加略有减小,两段环流反应器的汽提效率大于单段环流反应器.     

连续重整新型再生器及再生过程动力学模型的开发

通过对铂锡重整催化剂烧炭动力学的研究和对径向床层烧炭的模拟表明 ,采用径向床层烧炭存在无效烧炭区、烧炭所需床层长度不一致、再生气体中的氧气不能充分利用等缺点。为克服上述缺点提出轴径向组合移动床和两段轴向组合移动床烧炭新工艺。对所提出的两种新工艺进行了优化设计和模拟分析 ,结合传质、传热原理和烧炭反应动力学 ,建立了描述轴向床层烧炭的稳态数学模型     

用于催化裂化的预汽提式提升管末端快分系统的研究及工业应用

在大型冷模试验装置上，系统地考察了带有密相环流预汽提器的提升管末端快分（CSC）系统的操作性能。结果表明，该系统能较好地实现气固的快速分离、催化剂的高效快速预汽提及油气的快速引出，系统各部分压力分布合理，当气体线速在9－21m/s时，冷态下的气固分离效率达99％以上，并具有较好的预汽提效果。工业应用结果表明，CSC系统开工灵活，操作弹性大，气固分离效率高（油浆固含量小于2g/L），可有效地改善产品分布。