高低并列式重油催化裂化汽提器挡板的结构优化

催化裂化汽提器的汽提效果对装置产品收率、能耗和长周期平稳高效运行有重要影响。高效的汽提器不仅可以提高轻质油品的收率、改善产品分布,更能降低再生器的烧焦负荷、减少催化剂的水热失活。当前常用的汽提器主要呈现两种结构形式,其一为填料结构汽提器,该汽提器空间利用率和汽提效率很高,但填料容易被焦块堵塞,不易清理,因而不适宜于重油催化裂化装置;另一种汽提器为挡板结构汽提器,该汽提器结构简单、汽提效率高、运行周期长,应用非常广泛。开孔挡板结构汽提器作为挡板结构汽提器中应用最广一种,其挡板区内气固流动特征及流场分布特点目前还研究较少,同时受实验条件和测量方法的限制,工业尺度开孔挡板结构汽提器更是鲜有研究报道。本研究将运用双流体模型结合分段曳力模型对一套工业规模催化裂化装置的锥环形挡板汽提器进行模拟,考察其流场特点和气固流体力学行为。发现模拟所得床层密度与工业实测值能较好吻合。模拟结果表明：挡板区内蒸汽并不严格呈“S”形穿过各块挡板向上流动,相邻环形挡板0.85相似文献   

液固流化床内固含率时空分布特性的CFD模拟

采用Brandani等考虑拟平衡状态下颗粒与流体相互作用的双流体模型,通过在商业软件CFX4.4平台上增加用户自定义子程序模拟了高0.5 m、宽0.1 m的二维液固流化床内固含率的时空分布特性。为了保证数值模拟精度、节省计算机运行时间,首先确定了适宜的网格尺度、时间步长和收敛判据。随后,考察了液固两相物性和操作条件对流化床内固含率时空分布特性的影响,模拟结果表明：增大颗粒粒径或密度会使颗粒向下加速运动,导致床层高度下降而垂直方向上任一水平面的平均固含率呈现增大的趋势;减小液体黏度或密度则会使颗粒向下加速运动,导致床层固含率增大;突然增大液速会使颗粒向上加速运动,导致床层固含率减小;升高温度的实质是使液体的黏度和密度均呈现下降的趋势,结果使颗粒向下加速运动,床层固含率增大。上述模拟结果与颗粒受力的理论分析相一致。     

多旋臂气液旋流分离器内气相流动特性分析

为考察费托合成过程中用于油气分离的新型多旋臂气液旋流分离器内气相流场分布特性,明晰离心分离效果,采用RSM湍流模型对分离器气相流场进行模拟研究,所得压降与实验数据吻合较好,表明该模型适用于模拟该分离器。根据结构特点和压力分布特性,将分离器划分为四个区：进料管区、旋臂区、环隙区和分离区。结果表明,气体流经旋臂时运动方向改变产生的阻力损失占总阻力损失的60%以上;经旋臂排出后气体分为三股,即沿封闭罩逆时针上行流和下行流,以及沿旋臂与进料管之间区域顺时针上行流;环隙区轴向高度1.472 m,周向位置45°, 135°, 225°, 315°附近形成轴向速度为零的横向旋涡,同时气体在环隙区内径向位置|r/R|=0.972处出现切、轴向速度的最大值,且运动角度均稳定维持在37.43°附近;分离区内上下行流界限清晰(位于|r/R|=0.854)且切向速度符合Rankine涡结构,拟合得到平均准自由涡旋涡指数n=0.697;旋臂附近区靠近外侧壁面处(|r/R|=0.893)和环隙区内|r/R|=0.972处的切向速度均对入口气速的变化较敏感。     

催化裂化再生催化剂取热技术研究进展

作为催化裂化过程热量平衡的有效调节手段,再生催化剂取热技术已广泛应用于工业过程中。在总结国内外已有研究的基础上,概述了再生催化剂取热技术的发展历程,分别介绍了外取热技术的分类及工作原理、再生催化剂调温技术和传热强化技术及其研究进展。通过分析发现,取热器的控制性热阻为换热管外部流化区域。因此,根据取热负荷公式,分别从传热温差、传热面积和传热系数3个方面介绍了传热强化技术的进展。重点阐述了环流床传热强化技术,该技术通过借鉴气 固环流思想,能够有效增大颗粒团在换热表面的分率和减小颗粒团的平均停留时间,从而提高传热系数,强化传热过程。     

带隔流筒旋流快分系统新型工业催化裂化沉降器内气相流场的数值模拟

采用RNG k-e湍流模型模拟带隔流筒旋流快分系统工业催化裂化沉降器内的气相流场,基于沉降器内气相流场的分析,考察了压力平衡管截面尺寸及封闭罩直径对封闭罩内外气量分配的影响. 结果表明,进入封闭罩外的汽提油气量随平衡管截面边长增加而增大,随封闭罩直径增加而减小. 封闭罩阻止了分离系统内油气进入沉降器中. 压力平衡管通过抽吸作用将封闭罩外的汽提油气快速引出沉降器,使封闭罩外的汽提油气在沉降器内的总停留时间降至13 s以下. 平衡管截面边长小于310 mm时,汽提气的引出分为两路;平衡管截面边长大于310 mm时,汽提气全部进入封闭罩外部,且分离系统内的少量油气向下流出分离系统至沉降器内. 封闭罩直径为3.8 m时,99%以上的油气都进入封闭罩外部.     

提升管进料区内气体射流流动行为的调控及工业应用

射流促使提升管反应器中产生了重要的介尺度流动结构,对产品的收率、选择性以及提升管内壁的结焦都有重要的影响。对近年来提升管进料区内射流流动行为及调控的研究进行了回顾。二次流是造成传统进料区原料-催化剂浓度不匹配的主要原因。基于Kutta-Joukowski升力定律,从理论上介绍了二次流形成的机理以及主流、二次流轨迹的预测模型,给出了油剂逆流接触这一强化手段。针对常规催化裂化、吡啶碱合成等工艺,分别介绍了油剂逆流接触、双层喷嘴等不同的进料区流场强化方法、实验室研究结果和工业应用结果。结果显示,采用进料区强化方法后可以提高目标产品的收率并显著缓解反应器内部的结焦现象。     

催化裂化外取热器入口区域催化剂分布及优化研究

外取热器是维持催化裂化反应?再生系统热量平衡的关键设备，在其入口区域内催化剂质量呈现非均匀分布，加之入口管路内安装的调节阀门使催化剂流动出现偏流，影响其稳定运行。在一套大型冷模实验装置上，系统考察了入口区域催化剂质量分布特性和催化剂流动的偏流特性。结果表明，对于工业采用的初始入口结构，随入口管路内催化剂质量流率增大，催化剂质量周向分布非均匀性先增强后减弱，当Gs=230~620 kg/(m2?s), ug=0.2~0.35 m/s时，催化剂的质量周向分布均匀性最差；随入口管路内催化剂质量流率增大，催化剂流动偏流程度先增加后降低，在Gs=380~720 kg/(m2?s)时，催化剂流动偏流最显著；通过设计安装入口结构1和入口结构2，入口区域的催化剂质量分布均匀性得到了显著提升，催化剂流动偏流也被大幅弱化；入口结构2的优化效果更明显，其入口管路压降较初始入口结构升高约0.14 kPa。     

气固流化床外取热器内流动和换热特性分析

外取热器是维持催化裂化反应-再生系统热平衡和保持装置平稳运行的关键设备之一。外取热器的优化设计和合理调控，要求深入理解外取热器内的流动特性、换热特性及两者之间关系。在一套大型冷模热态实验装置上，分别考察了表观气速、颗粒质量流率对换热管附近的局部固含率和气泡频率、床层与换热管间传热系数的影响。结果表明：增加表观气速可以降低局部固含率、增加局部气泡频率、强化床层与换热管间换热；随着颗粒质量流率增加，局部固含率和局部气泡频率均增加；在较低表观气速下，增加颗粒质量流率不利于换热，而在较高表观气速下，传热系数随颗粒质量流率逐渐增加。不同流型下，气固流动特性对换热特性的影响不同。在鼓泡床流型下，过高的局部固含率不利于颗粒在换热表面的更新，增加换热管附近的局部气泡频率可以明显强化换热；而在湍流床流型下，换热管附近的局部固含率和气泡频率的增加，均使传热系数逐渐增大。建立了针对不同流型的换热经验关联式，预测值与实验值的平均相对偏差分别为6.9%和1.3%。     

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。     

竖直管气固鼓泡流化床传热机理的CPFD模拟

针对细颗粒气固鼓泡流化床中床料与竖直传热管壁面间的传热行为,在前期实验的基础上,采用计算颗粒流体力学(CPFD)方法从颗粒在传热壁面更新的角度,深入分析了传热特性与壁面气固流动行为之间的关联性。结果表明,模拟得到的传热管壁面颗粒更新通量和基于颗粒团更新模型的颗粒团平均停留时间均能很好解释实验测得的传热系数变化规律,这证实颗粒团更新是影响传热过程的控制性因素。模拟还发现随加热管从床层中心向边壁的移动,加热管周向方向上颗粒更新通量和传热系数的不均匀性都呈增大趋势。随着表观气速的增大,气泡行为导致床层颗粒内循环流率增大,这是导致颗粒团在加热管壁面上的更新频率增大以及床层与壁面间传热系数增大的根源。