高黏度化工废液喷枪设计及雾化性能试验研究

石油化工、印染企业产品生产过程中会产生大量含有机物的高黏度废液,通常采用工业焚烧炉高温焚烧的方式进行处理。废液喷枪作为焚烧炉装置中的核心设备,其雾化性能的优劣直接关系到焚烧炉处理废液的效果。基于给定的废液流量、温度和压力以及设定的雾化介质压力和温度,重新设计废液喷枪,并采用试验的方式对喷枪在不同雾化介质压力下的雾化性能进行了研究,最终在实际项目中进行了应用。试验和实际应用结果表明,在废液参数不变的情况下,雾化介质压力由0.4 MPa (G)提高到0.6 MPa (G)时,液滴时均索达尔平均直径由80.69μm减小到73.18μm,索达尔平均直径没有显著提高,但瞬时液滴粒径最大值由98μm降至81μm,显著减小。实际应用时,通过观察焚烧炉炉膛燃烧情况,新设计的废液喷枪使得燃烧更加充分,解决了燃烧不完全问题和冒火星现象,通过取样检测,烟气排放特征污染物也达到了标准规定的排放限值。     

外混式含盐废液喷枪雾化性能实验研究

以自主研发的单头外混式含盐废液喷枪和三头外混式含盐废液喷枪为研究对象,设计、建立一套雾化性能实验系统,研究雾化空气压力对喷枪雾化效果的影响以及水压力变化对喷枪流量及雾化质量的影响。研究结果表明,雾化空气压力越大,所达尔平均直径(SMD)越小,喷嘴的雾化效果越好,而且离轴线越近处,雾化效果越好。含盐废液经过三头外混喷枪的雾化后能够产生比较优质的盐,满足了处理含盐废液的要求。     

催化剂喷雾成型雾化过程分步式模拟技术及验证

雾化过程是催化剂喷雾干燥成型技术中的关键控制步骤,雾化结果直接影响最终产品的粒径分布等性质。针对瞬态雾化过程难以采用试验方法测定其中间过程,且因过程复杂导致无法有效模拟计算的问题,采用将雾化过程分为一级雾化和二级雾化两部分进行分步模拟的方法,分别采用流体体积(VOF)模型对一级雾化的液膜撕裂过程进行模拟,采用流体体积-可变形组件模型(VOF-to-DPM)对二次雾化进行模拟,大幅降低了模拟计算量。结果表明：进料压力为4 MPa以上时,一次雾化足够充分,雾化液滴粒径基本不变;雾化液滴粒径呈双峰分布,较小粒径主要集中于40μm左右,较大粒径主要集中于95～100μm;进料压力越高,一次雾化越充分、雾化液滴初始速度越大,二次雾化产生的小粒径雾滴更多。对比模拟结果与试验结果可知,二者一致性较好,说明模拟计算结果具有较好的准确性。     

催化裂化装置沉降器内结焦物的基本特性分析及其形成过程的探讨

采用扫描电镜（SEM）和X射线能谱分析仪对催化裂化装置（FCCU）沉降器内结焦物的微观组织结构和成分进行了分析，将结焦物划分为软焦和硬焦。焦的硬度与油气液滴和催化剂颗粒的沉积过程有关，尤其是结焦部位的油气流动方式和催化剂颗粒的运动状态，决定着未汽化的重质油组分液滴和催化剂颗粒的沉积形式和沉积物的构成，从而影响着焦的软硬程度。软焦是催化剂颗粒或油气在油气静止空间以自由沉降和扩散方式堆积在器壁表面而产生的结焦，形成的焦块松散，易粉碎，含催化剂比较多，颗粒粒径比较大，是一种堆积型结焦；而硬焦是油气液滴和细小催化剂颗粒在油气流动状态下，在器壁表面的附面层内以沉积方式粘附在器壁表面形成的结焦，焦块质地坚硬，含催化剂比较少。颗粒粒径细小，足沉积型结焦。还有相当一部分结焦物介于软焦和硬焦之间。     

乙烯氧乙酰化催化剂颗粒异形化的研究

采用颗粒异形化技术研究了球状颗粒开孔孔径和孔数目对乙烯氧乙酰化催化剂活性和选择性的影响。结果表明，适当增加颗粒外表面积，可以提高催化剂的活性和选择性，且单孔颗粒的催化剂性能优子多孔颗粒。     

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.     

异形催化剂颗粒的性能预测与对比

研究了环形、车轮形及蜂窝形等异形催化剂颗粒的有效因子、固定床传热性能及其压降。在此基础上 ,从基本的传热、传质方程出发 ,对三种异形颗粒达到相同转化率所需的床高、催化剂用量以及在固定床中的传热、总床层压降等性能进行了对比与预测。     

国内简讯

<正> 正丁烷氧化制顺酐异形催化剂化工部北京化工研究院对“正丁烷氧化制顺丁烯二酸酐VPO固定床催化剂”进行研究开发,获得较好结果。近期研制的一种异形催化剂,其活性和选择性均优于一般柱状颗粒催化剂,顺酐重量收率可达107—112％,丁烷转化率93—99％,这种异形催化剂床层阻且力低,便于工业固定床操作使用。在研制过程中,为解决异形催化剂的强度问题,研制一种成型粘     

非常规球形乙烯法醋酸乙烯催化剂的研究与开发

常规球形催化剂是指大颗粒（φ５ｎｍ～７ｎｍ）球形醋酸乙烯催化剂，非常规球形即指圆柱形、环形等异形和细颗粒状醋酸乙烯催化剂。异形催化剂自８０年代成为国际大公司研究开发的热点。着重介绍了德国Ｈｏｅｃｈｓｔ、日本可乐丽等公司在此领域的研究开发状况，也对国内的研究进展进行了简单综述。     

黏性流体的二次雾化特性

 针对渣油沥青气化工艺,以高温下渣油沥青的雾化为研究背景,选择与其物性相近的甘油水溶液作为模拟介质,进行了黏性液体二次雾化的实验。利用高速摄像仪和图像处理软件,对单个液滴在不同条件下的破裂模式、特征尺度、破裂时间和破裂后的平均液滴直径等进行了观察和分析。结果表明,随着韦伯数(We)的增加,甘油液滴的破裂依次呈现5种不同的模式：袋状破裂、袋状-雄蕊破裂、双重袋状破裂、剪切破裂和爆发式破裂。在低 We 下,液滴直径最大变形率基本相同;在高 We 下,总破裂时间明显缩短,破裂产生的液滴粒径很小,雾化效果良好。     

催化裂化进料喷嘴压降分级结构对其雾化效果的影响

压降是喷嘴雾化的原动力。喷嘴各级结构和雾化原理不同,其雾化效率就存在差异。采用具有不同压降分级结构的喷嘴进行了多种工况下的雾化实验,利用LS-2000型激光粒度仪对雾化场进行了测量。结果表明,喷头段雾化效率明显高于喷嘴其他各段;当喷头段压降占总压降的比值增大时,喷雾粒径变小;当喷头段压降与总压降的比值约为0.7时,喷嘴雾化效率较优。     

烟机结垢的成因分析及防范措施

通过对烟机垢物的元素和晶体组成进行表征，分析其形成条件，计算验证并探讨垢物的形成过程，并提出应对防范措施。烟机结垢过程为：极少数原料油滴在反应汽化段内未完全汽化，未汽化油黏附在催化剂细粉表面并缩合生焦；部分焦炭颗粒未在再生器内烧尽，进入烟道后继续燃烧达到细粉的熔融温度，转化为液相黏性物质；携带微量高温熔融粉尘的烟气在三级旋风分离器下料口、烟机叶片等部位受高速离心作用，黏附到易结垢部位，形成无定形垢物。可通过提升原料油喷嘴雾化效果，调整合适的剂油比和系统细粉含量来减少烟机结垢。     

烟机结垢的成因分析及防范措施

通过对烟机垢物的元素和晶体组成进行表征,分析其形成条件,计算验证并探讨垢物的形成过程,并提出应对防范措施。烟机结垢过程为：极少数原料油滴在反应汽化段内未完全汽化,未汽化油黏附在催化剂细粉表面并缩合生焦;部分焦炭颗粒未在再生器内烧尽,进入烟道后继续燃烧达到细粉的熔融温度,转化为液相黏性物质;携带微量高温熔融粉尘的烟气在三级旋风分离器下料口、烟机叶片等部位受高速离心作用,黏附到易结垢部位,形成无定形垢物。可通过提升原料油喷嘴雾化效果,调整合适的剂油比和系统细粉含量来减少烟机结垢。     

喷雾干燥成型法制备催化裂化催化剂的球形度影响因素分析

分析了催化裂化催化剂喷雾干燥过程中的不同形貌微球成型机理,考察了喷雾干燥成型工艺和催化剂浆液特性对催化剂球形度的影响。结果表明,在热空气的进出口温差约为260 ℃、载气量为1 500~2 000 m3/h、雾化机转速为5 000~14 000 r/min的喷雾干燥成型条件下,催化剂球形度相对较高,不小于0.85;通过增加催化剂浆液总固物质量分数、降低浆液黏度、优化使用黏结剂的类型及其用量,有益于提升催化剂球形度;通过综合优化喷雾干燥成型工艺和催化剂制备过程,可制备出具有实心结构、表面圆整的微球催化剂,所制备的原位晶化催化剂和助催化剂的球形度均大于0.90,半合成催化剂的大于0.88。     

重油催化裂化进料雾化喷嘴研究

介绍了洛阳石油化工工程公司工程研究院近期开发的新型重油催化裂化进料喷嘴--LPEC-H型进料雾化喷嘴的性能.该喷嘴采用创新雾化结构,使原料得到高质量的雾化.采用国际先进的相位多普勒粒子分析仪PDPA测试了LPEC-H型喷嘴的雾化粒径和喷射速度,结果表明雾化颗粒细小均匀,雾化颗粒群中最大粒径显著减小,喷射速度适中,具有良好的雾化性能.     

自激振荡喷嘴外流场实验研究

对自激振荡喷嘴外流场进行了实验研究。研究表明,能够保证气、液两相在腔体内产生轴对称涡旋的腔体结构是产生激振的先决条件,喷嘴结构参数的不同会影响自激振荡喷嘴的雾化效果及喷雾场的速度分布。     

FCC进料雾化喷嘴结构对内部流场及混合特性的影响

采用CFD方法,基于欧拉-欧拉方法的mixture多相流模型,对一种内混式催化裂化进料雾化喷嘴的内流场进行数值模拟,研究喷嘴内部气液两相流场的分布状况及其混合特性。为提高喷嘴的雾化效果,对喷嘴的结构进行内置螺旋的改进。对比结构改进前后的模拟结果表明：原结构喷嘴内气液两相分布较集中,且流体的切向速度几乎为零,这使喷嘴的雾化效果下降,喷雾范围受限,不利于原料油与提升管内催化剂的接触;螺旋结构可使流体在混合腔高速旋转,使流体获得切向速度,最大切向速度可达18.49 m/s,增加气液两相流的湍流强度,有效提高流体平均速度,对提高喷嘴的雾化性能有促进作用。     

新型渣油雾化燃烧器的研究

把气泡雾化机理应用于气动雾化燃烧器喷嘴的设计中,设计出三次雾化的内混式气泡—气流雾化复合喷嘴,并进行了喷雾试验和流量测试。经重整加热炉试烧,结果表明对高粘度的特稠油,雾化粒度细,火焰明亮,且喷嘴工作可靠,调节比可达1:4。     

FCC烟气SOx转移剂中试放大研究

以工业化生产为研究目标、富镁尖晶石为研究对象,使用工业级原材料,添加Ce/Fe/V等活性组元,采用压力式喷雾干燥装置,中试制备了几种符合工业应用的FCC烟气SOx转移剂,摸索出最佳喷雾干燥生产条件,即热空气进塔温度740～760 C,出塔温度345～360 C,雾化压力5.0～5.5MPa,料液温度80 C,料液固含量15％。对所得中试产品进行了实验室模拟工业装置脱硫性能评价。结果表明,中试放大的FCC烟气SOx转移剂能有效地降低再生烟气中SOx含量;水热老化使助剂的脱硫活性有所降低     

清净添加剂对柴油雾化液滴特性的影响

以市售0号柴油作为雾化对象,采用三维激光粒子动态分析仪（PDA）和发动机台架试验,探究清净添加剂（清净剂）对柴油雾化特性及使用性能的影响。三维激光粒子的微观试验结果表明：随着清净剂含量升高,喷嘴出口处雾化形成的液滴趋向分布于高速、小粒径区,并且粒径较大的液滴所占比例逐步减小,小液滴所占比例逐步增大;随着轴向距离增大,无论是否加入清净剂,柴油的雾化液滴速度均出现明显衰减,并且朝着低速、大粒径区间发展,但含清净剂柴油的雾化液滴在大粒径区间内分布始终较少,总体上小粒径的液滴数量、质量和速度都优于不含清净剂的柴油。柴油发动机台架宏观试验结果表明,含清净剂柴油可以有效降低污染物HC,CO,PM的排放量,并显著降低发动机喷油嘴空气流量损失率。