催化裂化提升管出口紧凑式旋流快分系统

 基于旋流快分系统（VQS）在重油催化裂化工业装置中的成功应用与推广,提出了一种适用于重油催化裂化双提升管装置的紧凑式旋流快分系统（CVQS）。该系统由两级高效旋流快分器串联组成,第二级高效旋流快分器取代顶旋;采用紧凑式旋流快分系统不仅可以降低设备投资,而且可以显著缩短油气在沉降器内的停留时间,从而有助于解决沉降器内油气的滞留、返混和装置结焦等问题。在研究新型高效隔流筒和旋流头的基础上,考察了CVQS系统两种串联方案的分离性能,结果表明,两级高效旋流快分器优化匹配后,系统的总分离效率大大提高,可更好地实现气、固两相的快速高效分离。     

催化裂化沉降器VQS系统内三维气体速度分布的改进

用智能型5孔探针对催化裂化沉降器内多臂式(A型)旋流快分系统封闭罩内的气体流场进行了测试，在此基础上，对旋流快分的结构进行了改进：在旋流头上插入了一个筒状物(B型)，并对其进行了流场测试。测试结果表明，B型的旋流头结构消除了旋流头喷出口的短路流，因而更有利于提高分离效率，但在筒状物的底部附近呈短路流现象，是下一步继续改进结构的重点。     

催化裂化提升管出口旋流快分系统内隔流筒结构的优化改进

 研究表明, 旋流快分系统(VQS)内旋流头上骑插筒形隔流筒(A型)后, 可消除其喷出口处短路流夹带颗粒的现象, 大大提高系统的分离效率. 但A型隔流筒底部还存在另一种短路流现象, 结构尚需进一步优化, 为此, 开发了折边隔流筒(B型)和锥型隔流筒(C型). 采用Fluent软件对VQS系统内气-固两相流进行了数值模拟, 重点考察了A、B、C型隔流筒的流场分布和分离效率. 模拟结果表明, C型隔流筒子的分离段外侧切向速度较大, 离心力较强; 内侧上行轴向速度较小, 气体向上夹带细粉的速度较低; 底部截面处向心径向速度较小, 基本为零, 有利于消除短路流. 因此, 工业应用中推荐采用C型隔流筒, 以进一步提高系统的分离效率.     

旋流快分系统内颗粒浓度分布的数值研究

摘要：采用欧拉模型（Eulerian Model）对旋流式气固快分系统（VQS）内气固两相流进行了数值模拟，主要考察VQS系统内颗粒浓度场的分布规律。计算结果表明，颗粒在VQS系统内的分离主要分为喷出段、分离段和沉降段三个区域，不同分离区域内颗粒的分离机理有所不同，且颗粒的粒径大小对系统分离有一定影响。从沉降－扩散理论出发，建立了颗粒浓度分布模型，与模拟结果基本吻合，可合理解释VQS系统内的浓度分布现象，为建立VQS系统的分离模型提供参考依据。     

旋流除砂器气—固两相流场模拟分析及结构优化研究

旋流除砂器在油气测试现场应用中存在小颗粒固体除砂率低的问题，鉴于此，文章采用计算流体动力学软件(CFD)Fluent中的雷诺应力模型(RSM)和离散相模型(DPM)对旋流除砂器内部的流场特性和运动轨迹进行模拟分析，通过对旋流除砂器敏感性参数模拟分析得出：除砂率随着入口流速和工质颗粒直径的增大而增大，且当流速达到10 m/s,颗粒粒径达到5μm时，该型除砂器的除砂率即可达到80%以上，然后基本维持稳定。通过对除砂器结构优化改进，模拟研究发现：将除砂器的圆形入口改为方形入口可以显著提高该型除砂器对小于5μm粒径颗粒的除砂率，且可以有效减小除砂器顶部由于高流速、大粒径造成的颗粒堆积现象，对提高该型设备的现场适用性具有较高意义。     

不同结构气固旋流快分的流场研究

催化裂化提升管出口新型旋流式快分利用气固沿旋流头切向喷出时形成的强旋流实现快速的气固高效分离。在一套φ300mm×2000 mm的引风式装置上进行试验,采用智能型五孔探针测试仪和差压计分别对不带分流筒的上行式提升管旋流头、带分流筒的上行式提升管旋流头和下行式提升管旋流头在封闭罩中的流场和压力降进行了测试。在分析不同的旋流式快分结构对流场分布的影响规律基础上,提出了结构改进建议。     

防结焦技术在催化裂化装置上的应用

介绍旋流式快分系统的工作原理,对某石化公司1. 2 Mt/a催化裂化装置沉降器旋流式快分系统应用情况进行分析。结果表明:旋流式快分系统能较好地实现气固的快速分离,减少沉降器结焦。同时,对可能出现的跑剂问题提出优化措施。     

催化裂化装置故障检修及技术改造

介绍了中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司300万t/a催化裂化装置出现的油浆泵电流升高和固体颗粒含量持续增加现象,检修发现的泵体磨损、旋流式快分系统旋流臂和旋流头损坏以及反应再生系统汽提挡板、半再生下斜管过热点和衬里脱落、翼阀磨损等情况,展开针对性的原因分析并制定了相应的修复方案。总结了修复施工难点、要点及检修改造效果,可为同类装置故障的检修和修复提供参考和借鉴。     

2种结构油水旋流分离器流场数值模拟研究

采用雷诺应力模型(DSM)和SIMPLEC算法,对筒锥型和圆筒型油水旋流分离器的内部流场进行了数值模拟计算,得到这2种结构旋流分离器的内部切向速度和轴向速度分布。分析研究得出如下结论:(1)数值模拟计算值与实验值存在少许差异,但两者非常接近,数值模拟可为旋流分离器结构研究提供可靠依据;(2)筒锥型和圆筒型旋流分离器零轴向速度皆位于r=(0.3~0.35)D处,而筒锥型旋流分离器z=218mm处,流动分成上、下2部分;(3)圆筒型旋流分离器没有筒锥型旋流分离器的分离空间,靠近底流口的切向速度仍较高,使流体中的颗粒绕轴心旋转不易流入轴心处分离。     

旋流式快速分离系统的气体流场分析和性能计算

用智能型5孔探针对旋流式快速分离（快分）系统的气体流场进行了测试。在此基础上，从气固两相流的基本理论出发，对旋流式快分的气固分离机理进行了分析和探讨；建立了快分性能的分区理论计算模型。模型的计算结果与试验结果吻合较好。     

催化裂化沉降器多臂式旋流快分系统封闭罩内的流场

用智能型五孔探针对催化裂化沉降器内多臂式旋流分离系统封闭罩内的气体流场进行了测试。测试结果表明，罩内流场为轴对称的三维湍流场，在旋流头喷出口处径向速度较大，呈短路流现象。根据流场测试结果，建立了三维气流速度分布的无因次计算式，可供工程设计参考。     

旋流快分系统（VQS）环形空间内气相流场的研究

采用激光多普勒测速仪（LDV）对旋流快分系统（VQS）内环形空间的气相流场进行研究。结果表明，VQS系统内环形空间的气相流场具有双涡特性，内外涡的分界点处存在最大的切向速度。由于流体与双侧壁面之间的摩擦造成能量损失和湍流能量耗散，导致最大切向速度不断衰减且位置沿轴向向下逐渐向提升管外壁移动，同时涡量传递造成外部的准自由涡区逐渐增大，内部的准强制涡区逐渐缩小。轴向速度沿径向呈明显的线性分布，下行轴向速度沿提升管外壁向封闭罩内壁的径向方向逐渐增大。轴向速度的径向梯度沿轴向向下逐渐变小，轴向速度分布也逐渐趋于水平直线状。整个环形空间内，切向、轴向相对湍流强度分布稳定，湍流脉动与扩散比较平缓，有利于气流稳定下行，避免纵向环流、涡旋死区的发生。     

催化裂化沉降器旋流快分系统分离性能的实验研究与数值模拟

 在FCC沉降器的实验装置上,研究了不同入口处颗粒浓度下旋流快分系统（VQS）分离性能,着重分析入口颗粒浓度对VQS系统内分离效率与压降的影响规律。结果表明,随着入口颗粒浓度的增加,VQS系统的分离效率随之增加,而压降随之减小。采用Fluent软件对VQS系统内气、固两相流进行了数值模拟,并由此估算了不同入口颗粒浓度下VQS系统的压降、颗粒分级分离效率以及总分离效率,计算结果与实验结果吻合情况较好。入口颗粒浓度越高,气相被颗粒相消耗的能量越多,切向速度衰减越明显,从而导致系统压降的降低。同时,入口颗粒浓度的增加导致单位体积内颗粒质量流率增加,重力沉降作用增大,故上行流轴向速度减小,下行流轴向速度增加,有利于颗粒下行分离。此外,颗粒相的存在可有效抑制湍流,降低系统内的湍流强度,这有利于改善颗粒返混,提高系统对中细颗粒的捕集能力,从而提高系统的分离效率。     

高温高压旋风分离器的结构及性能

为了提高旋风分离器在高温高压条件下的承压耐温能力,根据工业应用成熟的PV型高效旋风分离器的结构,提出一种长圆切向入口、两端封头的压力容器式旋风筒体旋风分离器(简称容器式旋风分离器)。流场模拟分析表明,在相同入口气速下,容器式旋风分离器外旋流区的切向速度明显高于PV型旋风分离器,且器壁附近向下的轴向速度也略高于后者,中心涡核区轴向速度低于后者。用中位粒径为9.8 μm的滑石粉进行加尘冷模实验表明,相同气速下,容器式旋风分离器的分离效率较PV型旋风分离器的高约2%;相同压降下,前者的分离效率明显高于后者。容器式旋风分离器结构简单,结构强度和分离性能优良,可供高温、高压工况的分离操作使用。     

催化裂化提升管末端旋流式快速分离系统的研究

在实验室冷模装置上开发了一种催化裂化提升管末端气固快速分离系统（快分），即旋流式快速分离系统。它利用气团混合物沿快分头的切向开口喷出时产生的旋转惯性实现高效、快速的气固分离，并通过特殊的气体引出方式进一步增强分离效果和缩短气体停留时间。当提升管内气体线速在６～２０ｍ／ｓ时，冷态下的气固分离效率可达９９％以上。     

直切双入口旋风分离器流场及分离效率的数值模拟

 采用RSM模型对直切式单、双进口型旋风分离器三维流场和分离效率进行数值模拟。结果表明,双进口型旋风分离器改善了单进口型式流场的不对称性,减小了流场内部的涡流,径向速度和总压也明显降低;在相同处理量下,当双进口型式的进口气速比较低时,并不能提高分离效率,只有当进口气速高于15.6 m/s后,其效率才明显高于单进口型式的旋风分离器。     

结构及操作参数对旋流器切向速度场的影响——液-液水力旋流器速度场研究之二

利用多普勒激光测速仪,结合流体力学理论,试验分析了双锥体水力旋流器结构和操作参数对切向速度场的影响。试验分析表明,大锥段和小锥段切向速度分布规律基本相同,均由准自由涡和准强制涡构成,分界面半径ｒｍ没有变化;随着小锥角θ的增加,准自由涡区缩小,准强制涡区扩大,速度梯度增加会加大液滴的乳化程度;随入口流量增加,切向速度增大,经拟合得出大锥段和小锥段的最大切向速度均为入口流量的４９４倍;分流比加大,分界面半径基本不变,最大切向速度增加。指出合理选择小锥角θ,控制操作参数如入口流量Ｑｉ和分流比Ｆ,可得到较好的分离效果。