变径提升管反应器扩径段内固含率分布研究

以催化裂化平衡催化剂为固体介质，空气为流化介质，在变径提升管流态化实验装置上，考察了扩径段内固含率的轴径向分布情况及操作条件的影响，并对瞬时固含率信号进行了概率密度分析。结果表明，变径提升管内截面平均固含率沿轴向大致呈S形分布，扩径段固含率高于等径提升管底部；扩径段径向固含率呈中心稀、边壁浓的不均匀分布，相对于等径提升管底部，径向不均匀程度得到有效改善；截面平均固含率及各径向位置固含率均随颗粒循环速率的提高和表观气速的降低而增大。扩径段各径向位置瞬时固含率信号波动强度大，频率高，概率密度分布均匀，有利于强化气固混合并改善两相间接触情况。     

扩径段参数对变径提升管内气固流动的影响

在内径20mm、高3m的提升管冷模装置上对变径结构提升管内部固体颗粒分布情况进行了研究。实验结果表明,提升管扩径段的底部锥角主要对扩径段下部的催化剂浓度和颗粒返混产生影响,60°左右的底部锥角可以减小催化剂的返混,达到较高的固含率,并控制合适的停留时间。选择较小的顶部锥角既可以减小因近边壁处与顶部锥角直接碰撞而发生滑落造成的催化剂返混,又可以实现缩径段催化剂的短停留时间。相对其它角度,60°的顶部锥角可以得到较为均匀的催化剂径向分布。扩径段的高度对扩径段内固含率的影响较为显著。当扩径段高度日与扩径段的直径D之比值在8左右时,既能实现300～400kg／m^3左右的催化剂密度,又能减小返混。     

内构件对变径提升管内气固流动特性的影响

以催化裂化平衡剂和常温空气为介质,在变径提升管冷态模拟装置上,主要考察了不同操作条件下钝体及环管内构件对变径提升管扩径段内压降、轴径向颗粒浓度分布及径向不均匀指数的影响,并描述了扩径段内的气固流动结构。结果表明:在相同操作条件下,钝体结构产生的压降较环管大,可降低系统的有效压头;颗粒浓度分布受内构件影响明显,环管进气的射流效应使颗粒浓度降低,径向分布均匀性减小,而钝体的存在可明显改善环管结构的弊端,削弱射流作用,提高颗粒浓度,增大局部固气比,促使气固再分布,形成两相错流流动,强化气固接触,且在中心区域形成涡流,增强扩径段内的湍动程度;与环管结构相比,钝体内构件使扩径段内的颗粒径向不均匀指数减小,使颗粒分布更加均匀,且其受操作条件的影响比较小,操作稳定性更高。     

变径提升管内颗粒流动特性的研究

采用提升管冷模实验装置,对40mm/20mm和24mm/12mm两种变径提升管和一种20mm单一直径提升管内的颗粒流动特性进行实验。考察了颗粒循环速率(Gs)和气速对变径提升管平均固含率(εs)和截面平均颗粒速度(Up)的影响。实验结果表明,采用变径提升管可改变固含率(εs)和Up分布;40mm/20mm变径提升管扩径段εs保持在0.1～0.3之间;提高Gs或降低气速,截面径向各点的εs都增大。提高Gs会导致Up增大。增大气速对扩径段Up的影响不明显,但会明显提高缩径段的Up。40mm/20mm提升管扩径段εs达到0.20以上,比24mm/12mm提升管扩径段的εs提高30%。相同气速和Gs下,40mm/20mm提升管扩径段底部的εs达到0.25,是20mm提升管的2～3倍。     

内置输送管对提升管内局部气固流动特性的影响

在大型循环流化床冷态模拟实验装置上,以常温空气为流化介质,考察了内置输送管对新型预提升结构内的局部气固流动规律的影响。通过瞬时颗粒浓度信号在该区域的轴径向上的变化规律以及整体颗粒浓度分布规律。     

变径结构提升管反应器内颗粒流动特性的研究

在内径为12 mm的提升管反应器冷模试验装置上对变径提升管反应器内部固体颗粒的浓度和速度进行了试验研究.试验结果表明,采用变径结构的催化裂解多产低碳烯烃提升管反应器,可以改变其内部催化剂颗粒的浓度及速度分布,提高其反应区上部的颗粒速度,同时降低二次反应的发生;与相同直径的传统结构提升管反应器相比较,底部反应区的颗粒浓度和速度径向分布更加均匀;该变径结构在有利于实现大剂油比操作和减少二次反应发生的同时,可使催化剂颗粒与油气混合更加均匀,从而使得催化剂颗粒与油气更加充分均匀地进行接触,为催化裂解多产低碳烯烃创造更加有利的条件.     

内构件对提升管内气固流动特性影响的研究进展

提升管内气固沿轴径向分布不均匀的固有特性是影响气固接触效率及反应选择性的重要因素。本文就内构件对于提升管内气固轴径向的浓度分布、颗粒的混合及传热行为的实验研究工作进行了综述,不同研究者的研究结果表明,适宜的内构件能够改善提升管内气固分布状态,提高气固混合及传质传热效果,有利于提高反应速率和选择性。     

提升管反应器不同喷嘴角度的气固流动特性研究

在大型循环流化床冷态模拟试验装置上对喷嘴与提升管竖直方向的不同夹角进行了考察。对3种不同夹角结构下的颗粒浓度轴径向分布、瞬时颗粒浓度信号以及概率密度进行了分析研究，结果表明：在预提升段和输送段3种结构并无明显差别，颗粒浓度以及瞬时信号波动的差别主要集中在喷嘴上方附近区域；相比于传统等径提升管而言，变径提升管内床层固含率增加，颗粒浓度分布更加均匀，颗粒浓度梯度减小，有利于气固两相的混合与接触；在变径提升管内，随着喷嘴角度的增大，气体在整个截面上的扩散速度增加，径向分布更加均匀，气固分离现象得到了有效抑制，气固湍动剧烈，接触效率较高。     

多层进气提升管扩径预提升段流动特性研究

以催化裂化平衡剂和常温空气为介质,在多层进气底部扩径提升管冷模实验装置上,考察了不同操作条件对预提升段内颗粒浓度轴径向分布、概率密度分布及气固接触效率的影响,结果表明：对比预提升段不同轴向区域气固流动特性可以发现,在底部入口区和上部缩颈区,流动行为受气体影响较大,颗粒浓度、径向分布均匀性及气固接触效率降低,中部发展区气固接触效率较高,颗粒浓度的分布效果较好。同时与传统等径预提升结构相比,扩径预提升段内气固流动行为类似于湍动床,颗粒浓度显著提高,径向颗粒浓度分布的均匀性得到明显改善,气固分离现象得到有效抑制,气固湍动剧烈,接触效率高,有利于强化气固两相的接触和混合过程。     

提升管内气固两相流动状况测量技术进展

对提升管内颗粒流动状况测量技术—光纤探头技术、电容层析成像技术、示踪技术、射线成像技术及多普勒测量技术进行了对比分析,阐述了各项技术的优点和不足,展望了提升管内气固流动状况测量技术的发展趋势。     

新型变径提升管冷模实验研究

以催化裂化平衡剂和常温空气为介质,在新型变径提升管冷模实验装置上考察了不同的操作条件对固体循环量及颗粒浓度轴径向分布的影响,并描述了扩径段内的流动结构。结果表明：固体循环量随着表观气速的增大而增大,随着伴床料位高度的增加而增大,且在改变进气比例时,循环量随着预提升气占比的增加而增大;与传统提升管相比,该新型结构提升管内部存在多种流型且扩径段内固含率有明显增加,底部扩径段内为密相湍流形态,固含率为0.3~0.4,上部等径段为稀相气力输送形态,固含率无明显变化,为0.05~0.1。新型变径提升管对斜管下来的催化剂起到了重新分配的作用,抑制了传统的“环-核”流动,使颗粒浓度径向分布更加均匀。     

耦合流化床反应器提升管段颗粒速度及滑落的研究

在不同操作条件下，采用PV-4A型颗粒速度、密度测定仪测量了提升管与流化床耦合反应器大型冷态实验装置提升管内速度沿轴向、径向的分布。结果表明，在耦合流化床反应器提升管段，当表观气速一定时，颗粒的时均速度随循环强度的增加而减小；当循环强度相近时，在床层任何轴向、径向位置的颗粒时均速度都随着表观气速的增大而增大。由于提升管出口流化床层及分布器的存在，提升管内轴向速度呈现先增加后减小的分布特征。利用实验数据回归的提升管内颗粒滑落系数的经验模型计算值与实验值吻合较好     

FCC环管进料喷嘴对提升管中气固流动结构的影响

在循环流化床冷模实验装置上对安装2种环管喷嘴提升管的气固流动结构进行研究,根据气体和颗粒的分布情况,计算了使用2种喷嘴情况下的提升管相对气固接触效率(RCE)和截面平均气固接触效率(CCE),并进行了比较。结果表明:使用喷嘴B时,提升管的颗粒浓度、气固接触效率均优于使用喷嘴A时,但随着提升管高度的增加,使用2种喷嘴时的情况趋于一致。     

催化裂化提升管预提升段气固两相流动特性的研究

针对工业上催化裂化提升管预提升段的实际操作条件，在高 １４ ｍ 、直径 １８６ ｍ ｍ 的有机玻璃提升管上对轴向、径向密度及速度分布进行冷态试验，根据得到的一系列试验数据，将整个预提升段分为混合加速区、均匀加速区、充分发展区。通过理论分析得到简化计算模型，确定了平均空隙率与下滑速度、轴向位置之间的关系。     

抗滑落提升管反应器流体力学性能的研究

针对传统提升管内固体催化剂颗粒的轴向返混现象 ,提出了一种抗滑落提升管反应器的结构形式 ,试验测量了提升管反应器气固两相流动特性、空隙率分布及固体颗粒速度径向分布。结果表明 ,抗滑落提升管反应器结构具有一定减弱固体催化剂轴向滑落的效果 ,抗滑落提升管预提升段固体颗粒浓度呈中心浓边壁稀分布 ,且催化剂颗粒速度径向分布较平缓 ,中心区域与边壁区速度之比约为 2～ 3倍。