工业催化裂化汽提器内气固停留时间的数值模拟

在双流体模型以及团聚修正曳力模型的基础上,采用停留时间分布(RTD)模型,对工业催化裂化装置汽提器内气体和催化剂的停留时间进行了模拟计算,得到了人字型挡板、盘环型挡板和两段环流汽提器内气固两相的RTD特征。三种结构汽提器中气体的RTD曲线都呈现很不平滑的多峰分布,而催化剂颗粒的RTD曲线则呈现平滑的单峰分布,气体及催化剂颗粒的RTD曲线都出现了拖尾现象。模拟结果表明,三种汽提器内气体及颗粒的流动明显偏离平推流,催化剂的返混程度比气体强。与人字型挡板相比,盘环型挡板改善了汽提器内气固接触效果,从而提高汽提效率;与人字型挡板和盘环型挡板相比,两段环流汽提器不但改善了气固接触效果,还延长了催化剂颗粒的停留时间,并且降低催化剂的返混程度,模拟结果解释了工业两段环流汽提器汽提效率最高的原因。     

散装填料汽提器流态化试验研究

用散装塑料阶梯环代替传统汽提段内构件,采用氢气示踪法在Ф90×1 000 mm的有机玻璃装置内研究了汽提气表观线速和催化剂循环量对汽提效率、床层膨胀率和床层平均密度的影响规律,并在同样的操作条件下和空筒汽提段进行了对比。试验中还对比考察了两种汽提段内汽提气的停留时间分布及流动差别。试验结果表明：填料汽提段和空筒汽提段相比不仅具有较高的汽提效率,而且能允许更高的催化剂循环量;提高了床层的有效利用率;填料的加入使汽提气的流动返混程度有所减小。     

RFCC化学汽提过程的模拟研究

采用欧拉模型耦合反应模型对重油催化裂化环流汽提段内的化学汽提过程进行了模拟研究,考察了汽提段内的颗粒体积分数分布、油气组分分布以及高温再生剂的加入对汽提效果的影响,并与实验值进行了对比。结果表明模拟结果与实验数据基本吻合。模拟得到的汽提段底部颗粒体积分数约为0.3～0.45,而在上部迅速降低至0.2左右。由汽提段底部向上,气体组分和汽油组分含量（质量分数）显著增加,在床层上部达到了20%左右,重组分含量显著降低至床层上部的约30%,而柴油组分含量保持在30%左右变化不大。随着再生剂的加入,汽提段顶部气体组分和汽油组分的含量增加,重组分和柴油组分的含量减小,当再生剂加入量为60%时,重组分含量降至18%。     

带转动挡板的搅拌萃取塔连续相停留时间分布研究

为获取带转动挡板的搅拌萃取塔内部流体流动状况，采用脉冲示踪法对塔内连续相停留时间分布(RTD)进行研究，并结合轴向返混模型得到了连续相的返混系数。结果表明，随着连续相体积流量、总流量或连续相与分散相体积流量比值的增大，连续相RTD曲线收窄、峰值明显增大、连续相停留时间和返混系数均减小；改变分散相体积流量，连续相RTD以及返混系数基本不变。此外，改变搅拌转速对连续相RTD影响较小。将返混系数与操作条件和物性参数进行关联，关联式最大偏差为19.8%、平均偏差为7.7%，表明关联式可用于带转动挡板的搅拌萃取塔的连续相轴向返混程度的评估。     

催化裂化新型环流汽提器的大型冷模实验

采用氧气示踪的方法在φ486mm×8000mm的有机玻璃床内对三种不同结构的催化裂化用催化剂汽提器(空筒结构、盘环形挡板结构和两段环流结构)在不同的工况下进行了系统的汽提效率模拟冷态对比实验。最终发现在实验条件下,新型环流汽提器具有更高的汽提效率,和空筒结构相比,最多可减少82%的可汽提焦炭量;和现有工业装置最常用的盘环形汽提结构相比,最多也可以减少48%的可汽提焦炭量。同时该型汽提器还具有结构简单的优点,易于在现有工业装置上改造和推广。     

开孔形式对盘环形挡板汽提器特性影响的模拟分析

采用CFD方法对安置盘环挡板的汽提器进行了模拟计算,对比了盘环挡板上有无开孔情况下的颗粒流动分布。结果表明,在盘环挡板上进行开孔可有效减少“气垫”区域,使气体与颗粒更顺利地穿透挡板进行高效接触。此外,通过对比不同开孔形式下的催化剂颗粒流动与气泡分布特性,可以发现均匀开孔时,随着开孔尺寸的增加,气相流动阻力下降,可以携带颗粒更加均匀地穿过盘环挡板,使得挡板以下的“气垫”区域减小,颗粒在汽提器内分布更加均匀,有利于汽提蒸汽与催化剂颗粒之间的接触。但是,随着开孔尺寸增加,汽提器内气泡的平均尺寸有所增加,气泡数量减小,气泡所占的总体积及气泡所能提供的相界面积有所减少。对比均匀开孔与非均匀开孔的颗粒流动与气泡特性,结果表明,在盘形挡板顶部附近开孔12mm,其他区域均匀开孔9mm的非均匀开孔形式在确保催化剂颗粒流动的均匀性分布、汽提蒸汽与催化剂颗粒之间的接触效果的同时,容易产生更小的气泡,可以提供更高的气固相界面积,更加有利于汽提器性能的改善,因此是比较优选的开孔方式。本文关于挡板开孔形式影响的模拟分析对设计高性能的汽提器内构件具有重要意义。     

提升管CSVQS系统预汽提段颗粒速度和停留时间分布

在一套φ600 mm CSVQS的环流预汽提段冷态实验床装置上,在导流筒区气速为0.2 m·s^-1和0.3 m·s^-1,环隙区气速为0.03 m·s^-1和0.07 m·s^-1,汽提段气速为0和0.13 m·s^-1时,考察了预汽提导流筒区和环隙区的颗粒速度分布,同时在上述条件下,根据提出的计算方法,考察了由提升管引入环流预汽提段颗粒的平均停留时间分布。结果表明,在上述几种操作条件下,预汽提段均为中心气升式环流,汽提段气体大部分进入导流筒区。在导流筒区气速相同时,在无汽提风时,导流筒区颗粒速度随环隙区气速的增加沿径向由陡峭分布转变为平缓分布;在有汽提风时,导流筒区颗粒速度径向分布随环隙区气速的变化很小。在环隙区气速相同时,在有汽提风时,导流筒区颗粒速度随其气速的增加由平缓分布转变为陡峭分布;在无汽提风时,两种导流筒区气速下的颗粒速度径向分布均比较陡峭。与导流筒区相比,环隙区颗粒速度径向分布几乎不随操作条件的不同而变化。随着导流筒气速的增加或环隙气速的降低,颗粒平均停留时间分布变窄,质量分数降低;随着颗粒循环强度的增加,颗粒平均停留时间分布变窄;质量分数变化不一。     

单流中间包气幕挡墙物理模拟研究

通过在实验室的物理模拟,研究透气砖底吹氩技术对中间包内钢液流动和夹杂物去除行为的影响。结合中间包内的停留时间曲线(RTD曲线)、平均停留时间及死区、活塞流体积分数,研究不同位置的透气砖对钢液流动特性的影响,并与不安装透气砖进行对比。结果表明,中间包底吹入气体后,能够有效改善钢液的流动状态,延长钢液的平均停留时间,并能延长响应时间、降低死区体积。当多孔导流隔墙距离中间包上沿600mm、气幕挡墙距多孔导流隔墙500mm时位置最优,平均停留时间最长,死区体积最小。     

5种泵停留时间分布实验研究

采用脉冲示踪法对轴流泵、单级离心泵、多级离心泵、液压隔膜泵、三柱塞计量泵的停留时间分布(RTD)进行了实验研究。实验结果表明:轴流泵RTD呈单峰分布,无死区,返混程度与等径空管接近;离心泵RTD呈单峰分布,有死区,多级离心泵返混程度大于单级,单级大于等径空管;隔膜泵RTD呈单峰分布,三柱塞泵呈三峰分布,二者都有死区存在;各类泵RTD特征均由其机械结构和运转方式决定;各类泵的返混均受流量影响,其返混程度随流量的减小而增大,叶片式泵较容积式泵更明显;各类泵的平均停留时间均与流量成反比,并与空时吻合较好;各类泵中,轴流泵返混最小,其他4种泵均存在一定死区,流型介于平推流和全混流之间。     

重油催化裂化装置汽提段及汽提工艺研究进展

重油催化裂化装置沉降器内汽提段的作用越来越受到重视,因为高效的汽提段可以降低焦炭的产率。国内外对汽提段的挡板型式、挡板倾角、裙板结构、蒸汽喷嘴分布等进行了改进,设计了预汽提及多段汽提,增加水蒸气和催化剂的接触面积。考察了汽提温度、时间、水蒸气量等汽提工艺条件对汽提效率的影响,认为汽提段存在重油液相分的化学反应,应对重油催化裂化汽提段结构和汽提工艺进行优化,以提高汽提效率,减少装置结焦。