垂直-倾斜组合立管中催化剂下料特征分析

以催化裂化装置典型的垂直-倾斜组合立管(Φ80 mm×3600 mm)为研究对象,通过试验分析在不同催化剂质量流率下立管内催化剂颗粒的流动状态及其演变过程;并通过分析立管内轴向时均压力和动态压力特性,对催化剂颗粒的流态进行辨识.结果表明:随着催化剂质量流率的增加,立管内催化剂颗粒由稀相流态过渡为密相流态,轴向压力梯度逐...     

循环流化床颗粒循环回路上动态压力的测量与分析(杨华英特约稿件)

为了考察循环流化床颗粒循环回路上流化床、提升管和旋风分离器料腿等主要单元的压力脉动诱因,采用实验的方法,在颗粒循环速率为35 kg/s、流化床表观气速为011 m/s、提升管表观气速为35 m/s、颗粒质量流率为200 kg/(m2·s)的操作条件下,同时测量3个单元上的动态压力。结果表明,3个单元均存在有压力低频高幅的波动,即压力脉动现象,其中,流化床的压力脉动来源于上行的气泡扰动,提升管的压力脉动来源于斜管下料的不稳定性和颗粒团聚,料腿的压力脉动来源于进出口和颗粒与气体的相互作用。对比3个单元的压力脉动表明,料腿下部的压力脉动强度最大。在颗粒循环回路上,一个单元产生的压力脉动流入下一个单元时,由于流态发生改变导致压力脉动很快衰减。     

循环流化床颗粒循环回路上动态压力的测量与分析

为了考察循环流化床颗粒循环回路上流化床、提升管和旋风分离器料腿等主要单元的压力脉动诱因,采用实验的方法,在颗粒循环速率为3.5kg/s、流化床表观气速为0.11m/s、提升管表观气速为3.5m/s、颗粒质量流率为200kg/(m2·s)的操作条件下,同时测量3个单元上的动态压力。结果表明,3个单元均存在有压力低频高幅的波动,即压力脉动现象,其中,流化床的压力脉动来源于上行的气泡扰动,提升管的压力脉动来源于斜管下料的不稳定性和颗粒团聚,料腿的压力脉动来源于进出口和颗粒与气体的相互作用。对比3个单元的压力脉动表明,料腿下部的压力脉动强度最大。在颗粒循环回路上,一个单元产生的压力脉动流入下一个单元时,由于流态发生改变导致压力脉动很快衰减。     

FCC再生立管内的气-固流动状态及其对反应温度的影响

在1.0 Mt/a的FCC装置上,测量不同加工量时再生立管内的压力分布和松动风量,记录再生立管内催化剂密度和反应温度的变化,分析再生立管不同区域内气泡和乳化相的运动状态及其对提升管反应温度的影响。结果表明：再生立管的上斜管和下斜管内催化剂流态为密相流化态,轴向压力梯度高;中部垂直管内催化剂堆积密实,催化剂流态为过渡填充流态,轴向压力梯度低。再生立管内气泡的运动状态取决于松动风流量、催化剂密度和催化剂循环流量。再生立管底部滑阀前气泡的运动状态直接影响反应温度的稳定性,尤其是当松动风量超过催化剂携带能力时,形成的大气泡直接影响催化剂循环量,造成反应温度发生波动。根据生产数据,建立了一种工业FCC装置组合再生立管流态模型,可指导再生立管流态判断和操作调整。     

催化裂化装置立管-阀门系统设计及运行分析

立管-阀门系统是催化裂化（FCC）装置催化剂颗粒循环回路的下行流动部分。立管输送催化剂操作的复杂性在于立管内催化剂流态的多样性。介绍了工业FCC装置立管-阀门系统的设计方法、立管操作工况以及压降方程。在某1.0 Mt/a FCC装置上,以再生立管为对象,通过测量不同工况时再生立管的轴向压力分布和采集工艺参数的变化,分析立管内气固两相的流动方向、催化剂密度与速度分布。根据气固两相的流动特征将立管分为3个区,分别为负压差脱气段、负压差持气段和正压差窜气段。总结了半管流形成的原因以及阀门窜气对立管压力分布的影响,提出了再生立管结构优化方案。分析结果可为FCC装置立管-阀门系统的设计和操作调整提供理论支持。     

FCC催化剂在45°斜管内下料特性的实验分析

以FCC催化剂为实验物料,采用动态压力传感器,实验测量了直径为150mm的45°斜管内不同颗粒流态下的动态压力,并进行了压力脉动的标准偏差分析。结果表明,随着蝶阀开度的增加,斜管内颗粒流态依次表现为蠕动流、波动流、分层流和满管流,颗粒质量流率呈现S形变化。不同流态下的动态压力差别很大,因此可以通过压力脉动曲线及其概率密度函数曲线来辨别这四种流态;其中,波动流态时,斜管存在剧烈振动,压力脉动呈低频高幅值波动。随着颗粒质量流率的增加,无量纲化标准偏差值先增大后减少,最后趋于平稳。     

FCC装置再生立管输送催化剂的影响因素

在1.0 Mt/a FCC装置上,考察了再生立管输送催化剂的影响因素和调控方法。通过测量不同工况时再生立管轴向压力和提升管反应温度,以及计算立管内表观气体速率,监测立管内部催化剂输送状态。结果表明：沿立管从上至下,立管轴向压力分布为非线性,压力梯度减小;反应温度波动幅度随松动风流量增加而增大。松动风流量为540 m³/h时,立管内气体表观速率范围为0.04~0.9 m/s;催化剂流态出现填充流是滑阀压降降低的主要原因。在松动风量、滑阀压降、反应温度等参数优化的基础上,建立了三者相互关联的立管操作控制图,提出了最佳松动风流量的概念,保障装置平稳运行。     

新型内循环石油焦燃烧器烧焦管内颗粒流动特性

针对石油焦及其气化余焦的燃烧和流化特性,自建了冷态实验装置。以石英砂颗粒作为固体物料,常温空气为流化介质,在烧焦管内表观气速为3.07~6.63 m/s,颗粒循环强度为24.7~154.2 kg/(m2.s)的条件下,采用DDY型差压变送器和脉冲磷光颗粒示踪法分别测量了烧焦管内的床层轴向平均固含率分布和颗粒停留时间分布规律。结果表明,当表观气速为3.96 m/s时,随着颗粒循环强度的提高,烧焦管相同高度处平均固含率分布增大;当颗粒循环强度为106.5 kg/(m2.s)时,随着烧焦管内表观气速的提高,烧焦管整个高度上的平均固含率分布减小。烧焦管内颗粒的扩散由弥散颗粒扩散和颗粒团扩散组成。建立了烧焦管内床层轴向平均固含率关联式及颗粒的轴向扩散模型,模型的计算值与实验值能较好地吻合。     

湍动流化床中气泡行为和压力脉动特性的研究

 详细研究了在500mm×30mm×6000mm大型二维湍动流化床中FCC催化剂颗粒的床层轴向空隙率分布和床层的压力脉动。根据床层空隙率变化,建立了1个可以同时适用于鼓泡流化床和湍动流化床的气泡平均直径模型。该模型的计算结果与实验观察和实验测得的床膨胀规律均一致,并且与床层压力脉动的变化趋势也一致。在压力脉动沿床层轴向高度的分布图中,曲线呈水平“S”型。根据压力脉动的变化,床层可以分为分布板影响区、气泡生长区、料面影响区和稀相区4个区。根据床层稀、密相压力脉动的剧烈变化,提出了一种确定稀－密相界面高度的新方法,该方法简单实用。     

MTO装置再生立管内催化剂输送不畅的流态特性分析

甲醇制烯烃（MTO）装置催化剂循环回路的下行流动部分是再生立管,再生立管将催化剂从再生器输送至反应器是保证MTO装置正常运行的前提条件。某0.60 Mt/a MTO装置再生立管出现催化剂输送不畅问题已成为装置高效运行的瓶颈,为此通过测量再生立管的轴向压力分布和工艺参数分析催化剂输送不畅的原因。结果表明：由于催化剂脱气和大气泡,再生立管中催化剂从上至下形成了过渡填充流、段塞流和密相流化流,导致催化剂浓度和催化剂循环量大幅度波动。最后,根据分析结果提出了再生立管结构改造的建议。     

循环流化床颗粒输送斜管的压力脉动特性

以循环流化床输送斜管为研究对象,通过改变颗粒质量流率,测量斜管内蝶阀上、下两处的动态压力。结果表明,随着颗粒质量流率增加,蝶阀上、下方颗粒的流动形式均发生变化,斜管内的颗粒流态发生变化,动态压力的波动幅度逐渐增加。蝶阀下方的动态压力标准偏差与颗粒质量流率呈线性关系,能够用于表征循环流化床的颗粒质量流率。压力脉动的小波分析表明,斜管内蝶阀上、下方均存在一个主频,是由于斜管自身的流动结构所致,但蝶阀下方还存在一个次频,是由于气体脉动以及气、固两相的相互作用所致,且次频所占能量随颗粒质量流率增加而降低。斜管下料产生的脉动压力是一种低频压力,是斜管振动的激振源。     

半再生立管输送催化剂不畅的原因分析和改进措施

催化裂化装置中半再生立管是重叠式两段再生器之间催化剂循环的输送管。半再生立管在操作中常出现催化剂输送不畅的问题,直接影响到装置的平稳运行和催化剂的再生效果。依据两段再生器之间颗粒循环回路的压力平衡分析,半再生立管输送催化剂不畅的主要原因是立管入口进料、出口排料不畅造成下行回路立管的推动力不足。改进立管的入口进料、出口排料,松动风的设置等可以有效地提高立管输送催化剂的能力,解决半再生立管输送催化剂不畅的问题。     

Experimental analysis of pressure characteristics of catalyst powder flowing down a cyclone dipleg

An experiment was carried out for investigating pressure behavior of catalyst powders,with a Sauter mean diameter of 63.6 urn,(lowing downward in a cyclone dipleg with 150 mm inner diameter and 9000 mm high.Time mean pressure and time series of pressure fluctuations were measured at different axial positions in the dipleg with particle mass fluxes ranging from 50.0 to385.0 kg m~(-2) s~(-1).The experimental results showed that the time mean pressure in the dipleg increased progressively from the top section to the bottom section.The experimental phenomena displayed that the fluidization patterns in the dipleg can be divided into two types on the whole,namely the dilute-dense coexisting falling flow and the dense conveying flow along the dipleg.In the dilutedense coexisting falling flow,the dilute phase region was composed of a length of swirling flow below the inlet of dipleg and a dilute falling flow above the dense bed level.With increasing particle mass flux,the dilute-dense coexisting falling flow was gradually transformed to be the dense conveying flow,and the exit pressure of the dipleg increased considerably.The pressure fluctuations were closely related to the fluidization patterns inside the dipleg.In the dilute-dense coexisting falling flow,the pressure fluctuations in the dilute flow region originated from particle clusters,propagating downward as a pressure wave:however,the pressure fluctuations in the dense flow region originated from rising gas bubbles,propagating upward.When the dense conveying flow was formed in the dipleg.the pressure fluctuations originated mainly from instability of the feed and the compressed gas,propagating downward.The standard deviation of the pressure fluctuations indicated that the intensity of pressure fluctuations first increased and then decreased with increasing particle flux.     

催化剂汽提器临界固泛流率的研究

固泛现象是发生逆流接触的气固流化床装置中一种不稳定操作现象,对汽提器的性能和装置的平稳操作均具有很大的危害。利用压力降和压力脉动的测量,在一套大型冷模实验装置上研究了两种不同催化剂汽提器中的固泛现象。结果发现,目前工业上常用的盘环型汽提器很容易发生固泛。固泛发生时,床层压力降出现陡降,压力脉动陡增,同时伴随着颗粒架桥及循环量的大幅度波动。在本实验操作范围内,盘环型挡板汽提器临界固泛流率在40~60 kg/(m~2·s),且随着表观气速增大而减小,但在整个操作范围内Crosser格栅型填料汽提器均未出现固泛现象。利用Bi提出的临界固泛流率公式,分析了不同操作条件下和不同汽提器结构中发生固泛的原因,同时分析了工业汽提器中发生固泛的可能性。     

FCC再生工艺类型及催化剂输送特点的分析

流化催化裂化（FCC）装置中的再生工艺依据催化剂和空气的流动路线存在着多种类型。总结了不同再生工艺的操作特点,包括单段再生、两段再生和快速流化床再生;并针对两段再生工艺,基于催化剂和主风气体的流动路线变化,分析了并列、串联并流、串联逆流3种两段再生工艺中催化剂流化和输送的特点。结果表明：3种再生工艺中催化剂的流动路线分别是N型、α型和C型;而气体流动路线形式包括单路、双路或多路,但始终是上行的。此外,再生器的结构和内部的催化剂流态也存在较大的差异,催化剂流动路线的压力平衡分布也不同。这些直接影响到立管进出口的催化剂的流动和催化剂的输送。最后以此分析对现场催化裂化装置上发生的立管输送催化剂不畅的故障原因进行了探讨,以期能有助于催化裂化装置再生工艺的设计和生产调整。     

催化裂化装置待生立管磨穿原因分析和防范措施

通过对中国石油化工股份有限公司洛阳分公司Ⅱ套催化裂化装置在2010年7月、11月两次重油沉降器待生立管磨穿原因的分析,认为重油沉降器待生立管磨穿与其内部的催化剂流化状态、催化剂循环量过大和催化剂强度大等因素有密切关系。2010年11月22日恢复运行后,采取了停运汽油提升管反应系统、调整待生立管上的松动点、控制催化剂循环量等措施,确保待生立管内部的催化剂流化状态正常、可控。装置恢复运行以来,运行稳定,没有出现待生立管磨穿的情况,为同类装置生产优化提供了参考。     

FCC再生立管输送催化剂不畅的原因分析

摘要：中国石油天然气股份有限公司克拉玛依石化分公司的0.8Mt/a催化裂化装置运行中出现了再生立管输送催化剂不畅的问题,表现为立管的推动力和滑阀的压降均低于设计值,同时提升管的反应温度发生波动变化。通过对比再生立管测量的轴向压力分布与原设计压力分布,表明立管内没有形成流化料柱,蓄压能力严重不足。这是松动风点堵塞和松动风量不足造成的,造成了立管内部出现失流态化架桥等。通过疏通堵塞松动点,调整松动风量,一定程度提高了立管的推动力和滑阀的压降。