FCC沉降器内粗旋与顶旋连接结构的优化

 采用Reynolds应力输运模型和随机轨道模型对催化裂化沉降器内的流动状况进行了全尺寸的数值模拟,考察了不同的粗旋与顶旋分离器的连接结构对沉降器内流动状况的影响。为了反映真实的流动过程,计算中没有对沉降器空间和两级旋风分离器的复杂结构进行简化,并基本实现了完全结构化的网格划分。结果表明,粗旋分离器排气管出口的导流段有助于排出的油气直接进入顶旋分离器,降低进入沉降器的油气量,并减少油气在沉降空间内的停留时间,降低了沉降器内发生结焦的可能性,为优化沉降器结构的设计提供了新的方法。     

FCC沉降器全部空间三维流场的数值模拟

 用数值模拟方法模拟了一种典型FCC沉降器内的紊流过程。采用Fluent软件首先计算了一个旋风分离器中的流场，并与实验数据进行了对比，验证了所采用的模型和计算方法，随后对整个沉降器进行计算。在计算过程中没有对沉降器的复杂结构进行简化，所建立的几何模型包括沉降器内部区域和两级旋风分离系统内部区域的全部流动空间，计算结果给出了沉降器所有空间内的流动细节。采用Reynolds应力输运模型对紊流进行处理，可以较好地吻合湍流的各向异性效应。     

FCC沉降器内部空间压力分布的数值模拟

采用Fluent流体计算软件对1.40 Mt/a催化裂化装置沉降器内部空间的油气流动状况进行了数值模拟,湍流模型是Reynolds应力输运模型,重点考察内部压力场的分布规律。沉降器计算几何模型是沉降器原型尺寸,包括内部的两级旋风分离器、内置提升管等。计算结果表明沉降器空间的压力按数值大小划分为三个区,一级旋风分离器（粗旋）和提升管反应器内的高压区,沉降器空间的中压区和二级旋风分离器（顶旋）内的低压区。其中提升管出口的压力最高,而顶旋料腿内部压力是整个沉降器压力的最低部分。沉降器内部的压力分布决定了各部分油气和蒸汽的流动路线、速度,以及料腿的料封问题。     

FCC沉降器旋风分离器翼阀磨损实验分析

针对FCC沉降器旋风分离器料腿下端翼阀阀板磨损的问题,在φ150 mm×5 000 mm料腿翼阀实验装置上进行了排料实验.实验表明,翼阀磨损与漏风有关,是气体夹带催化剂颗粒冲击阀板造成的冲蚀磨损,磨损部位主要发生在阀板与阀口接触的椭圆密封面上.根据颗粒质量流率和内外负压差参数,翼阀主要有连续式滴流状和周期性节涌状两种排料形式.连续式滴流状排料时,阀口附近的压力脉动呈高频低幅值波动,翼阀下部开口比较大,冲蚀磨损最严重的部位发生在阀板的底部,形成椭圆状沟槽式磨损;周期性节涌状排料时,压力脉动呈低频高幅锯齿状波动,下部的排料为密相半管流形态,冲蚀磨损主要发生在阀板上部边侧,形成沟槽式磨损.     

重油催化裂化装置沉降器顶旋风分离器升气管外壁结焦原因的流动分析

在蜗壳式旋风分离器环形空间流场测量和分析的基础上 ,分析了重油催化裂化装置沉降器顶旋风分离器升气管外壁 0°～ 90°～ 180°(以入口处为 0°)部位结焦的原因。由于进口气流在升气管外壁的绕流流动以及和内部环流的交汇作用 ,在升气管管壁表面形成了低速的“滞流区” ,并在0°～ 90°～ 180°部位形成了顺压力梯度的附面层 ,部分细小颗粒或液滴在环形空间二次涡的作用下被输送到升气管外壁表面 ,沉积在该附面层内 ,具有结焦倾向的油气组分与催化剂细颗粒发生结焦反应 ,焦粒逐渐长大形成月牙状焦块     

蜡油催化裂化装置沉降器的改造

蜡油催化裂化装置沉降器自2000年改造把汽提段改成冷壁式，把旋风分离器改为单级高效旋风分离器后，设备运行状况良好、油气与催化剂分离及待生催化剂汽提效果明显提高，取得了较好的经济效益，达到了预期的目的。     

FCC粗旋与顶旋连接方式对顶旋气量分配的影响

 摘要：采用数值模拟方法对闭式直连的FCC两级旋风分离系统内的三维流场进行了系统研究。首先,通过选用不同湍流模型对单个旋风分离器内的强旋流动进行数值模拟计算,并与实验数据对比确立了可以用于两级旋风分离器研究的模型和计算方法。随后,采用已确立的模型和计算方法考察了不同连接方式对两级旋风分离系统内流动的影响,得到了不同直连方式下粗旋排出油气在左、右顶旋间的分配比例。以两顶旋间油气量合理分配及高效分离所需正常入口气速为考察基准,确定了既可以平均分配进入左、右顶旋的油气量,又能有效利用粗旋出口油气的旋转能量减小系统压降的合理连接方式。     

催化裂化装置沉降器顶旋升气管外壁结焦过程的分析

通过旋风分离器升气管外壁表面的粉灰沉积试验,进一步说明催化裂化装置沉降器顶旋升气管外壁结焦的原因是管壁表面存在着低速的"滞流区"。具有结焦倾向的油气液滴和细催化剂颗粒在气流的湍流扩散和环行空间二次涡等多种因素作用下进入"滞流层"并沉积在升气管表面,尤其是顺压力梯度区域。这些具有结焦倾向的油气液滴吸咐在催化剂细粉上形成结焦中心,并逐渐长大形成焦块。这种焦块对催化裂化装置的运行具有潜在的危害性。     

粗旋风分离器内气相流场研究与数值模拟

采用CFX软件提供的DSM模型对催化裂化沉降器内粗旋风分离器中的气相流动规律进行了数值模拟,并与用五孔探针测试的流场进行了比较。结果表明,采用合适的网格系统和边界条件等,DSM模型对粗旋风分离器具有良好的预测精度。对实验和模拟结果的分析表明,粗旋风分离器内流场与常规旋风分离器的流场不同,升气管和料腿均存在回流区,升气管回流区最大可波及分离空间,对分离空间流场有很大干扰。料腿直径的减小以及灰斗的存在使升气管排出的气量增大并使升气管、料腿回流区大幅减小,从而在宏观上保证了气固分离效率和较小的气相停留时间。     

催化裂化第三级旋风分离器陶瓷单管的研究与应用

广州分公司催化裂化一装置原来用的壳牌三旋不能满足装置改造后的需要,三旋单管分离效率低,需要更换。通过对单管结构参数的优化,研究开发了PTCG-250型陶瓷内衬旋风分离器单管。新单管为组合型分流型芯管和排尘结构,结构独特,属国内首创。在保证三旋出口浓度及粒度的情况下满足烟气轮机长周期运行及环保要求的条件下,可大幅度地延长三旋单管的使用寿命,填补了国内空白。通过对正常工况下三旋进出口烟气进行采样分析,三旋出口粉尘浓度可以达到100mg／m^3以下,大于9～10μm颗粒基本除净,三旋分离效果良好。     

蜗壳式旋风分离器环形空间流场的研究

流场测量表明蜗壳式旋风分离器环形空间的速度场和静压场是非轴对称的 ,存在着切向速度的增高区 (0～ 1 80°,以入口处为 0°)和降低区 (1 80～ 360°)及相对应的静压分布降压区和增压区。在升气管管壁表面附近存在有低速的“滞流层”。蜗壳式旋风分离器环形空间的这种流场分布对颗粒在环形空间的运动过程和旋风分离器性能有重要影响。     

结构参数对导叶式旋风管内流场分布的影响

用智能型五孔球探针对导叶式旋风管内流场进行全面系统测量，根据实验结果得到了导向叶片参数、导流锥结构参数及排尘结构参数对流场分布的影响规律。在流场分析的基础上，进一步研究了结构参数对旋风管内颗粒分离的影响，为优化结构，提高分离性能，研究分离机理奠定了实验基础。     

催化裂化装置沉降器内结焦物的基本特性分析及其油气流动对结焦形成过程的影响

 通过对催化裂化装置(FCCU)沉降器内结焦物的微观组织结构和密度的分析, 考察了两者之间的内在关系,探讨了油气流动对结焦过程的影响. 油气的流动不仅起到输送油气液滴和催化剂颗粒的作用,油气的流动状态还影响油气液滴和催化剂颗粒之间的相互作用,影响它们在器壁的沉积形式,使焦体与催化剂颗粒结合方式具有多样性,焦体与催化剂颗粒的比例关系和结焦中催化剂颗粒粒度的分布发生变化; 从微观结构上看,是结焦的致密性发生变化, 从宏观上看,是结焦的密度发生变化. 根据油气流动速度的大小可将沉降器分为3类区域,各区域的结焦情况不同. 在油气静止区域,催化剂颗粒沉降堆积在固体表面上, 结焦中主要是催化剂,焦体比例少,结焦组织疏松,密度低; 在油气流动区域, 液滴与催化剂颗粒扩散沉积在固体表面上,结焦中焦体所占比例大,催化剂颗粒少且粒径小,结焦质地致密,密度高.     

流化床内旋风分离器下口有约束料腿中的气固流动研究

在大型冷模流化床（Φ710mm／Φ870mm）实验装置上，对外置式旋风分离器下口有约束的料腿中的气固两相流动规律进行了不同工况的实验，并作了理论分析。应用流态化理论，给出了在本实验操作范围内维持下口有约束的料腿正常下料所需的最小充气量的计算公式。