立管流动研究的发展

1 概述 1940年在美国路易斯安那州首次工业规模的催化裂化系统中,立管一词作为某一装置的命名第一次出现。在其系统中立管与滑阀成功地取代了螺旋进料器,并且保证了固体粒子的正常循环。从此,立管在众多的循环流化过程中广泛地被应用。图1即是典型的催化裂化循环系统。随着在加氢、锻烧、烧炼、气-固、气-液反应器中的应用,对其结构、功能、流动等特性的研究工作逐渐开展。     

立管流动中流动状态的划分和流动状态图

立管流动应用于众多的化学工业过程,因而对立管中的气固流动研究早已受到关注。本文将就立管特点、流动状态的划分及流动状态图等方面作简要的评述。     

宽筛分颗粒在立管中的移动床流动

在直径φ７０ｍｍ,长４８００ｍｍ的立管中,测定了宽筛分颗粒煤的移动床流动及料封能力,用Ｙｏｏｎ和Ｋｕｎｉｉ修正的移动床厄汞方程,对宽筛分颗粒在立管中的流动进行了计算,计算结果与试验结果相一致,试验中发现,只要知道宽筛分颗粒的分级速度,便可用Ｙｏｏｎ和Ｋｕｎｉｉ修正的厄贡方程计算出宽筛分颗粒的料封能力。     

立管中颗粒流态化流动和移动床流动

1 前言 立管(standpipes)或称料腿,是颗粒在两器之间循环流动的重要部分。像流化焦化、南非sasal煤基弗托合成烃类、石油催化裂化、砂子炉石油裂解制取烯烃以及灰熔聚煤气化等生产装置上都安装立管。例如,一个典型的石油催化裂化装置,每小时催化剂颗粒的循环量可达120吨左右。这些催化剂颗     

循环射流流化床立管中气固流动实验研究

立管是气固循环系统的重要组成 ,其复杂性在于存在着各种流动体系。实验中循环射流流化床选用的循环立管结构是在其末端安置水平挡板作为限流构件 ,考察了水平挡板高度、加料量、射流气速等对立管料柱平衡高度的影响 ;采用气体示踪法测定了颗粒在立管中的流动速度和气体速度 ,并与立管中空隙率进行了关联 ,进而提出预测循环立管移动床流动状况的方法     

一维RFI工艺流动模型的建立及数值模拟

在已知叠层结构预制件渗透率的基础上,根据树脂的流动特点,建立一维树脂膜熔渗(RFI)工艺的流动模型,通过数值模拟推导在不同纤维含量预制件中,树脂湿润高度、树脂湿润区域内树脂流动速度和压力分布规律,为设计制件结构尺寸,优化真空袋固化成型工艺参数提供了理论依据。     

立管移动床气固流动相图及理想料封状态

本文通过对立管移动床气固流动规律的研究和归纳,绘制了立管移动床气固流动相图。相图展示了有可能出现的13种移动床操作状态及其相互依存和转化的条件,对其中的理想料封状态的性质、存在条件和应用价值进行了专门的讨论。     

负压差移动床立管料斗中散体粒流动特征

本文给出利用料斗中体均压力梯度与立管压力梯度的关系判别压力控制区,气泡控制区、气栓控制区和悬料区的方法,在气栓控制区,料斗中体均压力梯度有如下关系「（－ｄｐ／ｄｚ）ｖ」ｈｐｌｕｇ＝０．２４１ρｂｍｆｇ而且,菜体颗粒平均质量流率可以用Ｂｅｖｅｒｌｏｏ方程来预测,在此基础上,讨论上料斗中体均压力梯度对散体颗粒通过孔口平均质量流率的影响,并给出预测平均质量流率的关联式,给出一种新的立管约束条件,即料斗阀     

催化裂化装置再生立管震动原因分析及处理

中海炼化惠州炼油催化裂化装置开工正常以来,再生立管现场震动很大,装置加工量未达到设计要求,装置效益低。根据此现象分析了装置运行中存在的问题并查找原因,提出解决措施,从而提高了装置的经济效益,保证了装置平稳运行。     

CFB煤燃烧／热解双反应器立管内气固流动模型分析

在循环流化床（CFB）煤燃烧／热解双反应器冷态实验装置上,以硅胶和电厂锅炉灰为实验物料,考察了立管内的气固流动特性,其中立管的内径44mm、高3m。研究结果表明,立管内的气固流动形态为移动床流动,Leung的立管流动模型适合对该系统中立管内移动床流动的描述,经拟合分别得到了立管内气、同速率以及气同相对速率与固体速率之间的经验方程,对热态实验过程中判断立管内的气固流动型态以及料封的稳定性均具有一定的参考价值。     

垂直立管中催化剂流动特性的实验研究

对垂直立管中催化剂的流动性能进行了实验研究,测定了各种操作条件下立管中的轴向压力分布、催化剂循环速率以及附加吹气的影响. 实验结果表明,立管中的气固流动存在分别处于负压差下移下流区的"脱气段"和处于正压差下移下流区的"持气段"两种流动状态;下料阀开度对固体循环流率有明显的约束作用,且使"持气段"总压降增加较"脱气段"更为明显;对立管引入附加吹气有明显的增压作用,并使立管的压力分布有较大的改变. 根据实验结果及分析,对垂直立管的管形设计和催化剂在垂直立管中的密相输送提出了分析与建议.     

催化裂化提升管反应器流动反应耦合模型研究进展

催化裂化(FCC)工艺在重质油轻质化过程中发挥着重要作用, 而FCC提升管反应器的模型化是催化裂化新工艺与新装备的开发、催化裂化装置稳定操作与生产调优等常需做的工作。本文首先根据流动模型与反应模型不同的集成方式对提升管反应器流动-反应耦合模型进行了归纳与分类, 并回顾了国内外流动-反应耦合模型的研究历程, 指出了耦合模型的发展趋势;随后对当前研究较多的计算流体力学(CFD)流动-反应耦合模型进行了较为全面的阐述, 包括对耦合模型的应用场合、模型求解解耦方法的研究情况等均作了介绍, 同时还分析了该类耦合模型所存在的不足之处, 并指出工业提升管反应器在线采样技术的开发在耦合模型的验证工作上的必要性;最后, 对FCC提升管反应器流动-反应耦合模型研究进行了总结与展望, 以期能够为FCC提升管反应器模型化新方法的提出以及耦合模型的验证工作等研究给予借鉴和指导。     

影响FCC再生立管输送催化剂影响因素的分析

再生立管是FCC装置再生器和提升管反应器之间再生催化剂循环的输送管,其操作复杂性在于立管内催化剂的流态受多种因素影响。本文中在1.0Mt/a FCC装置上,通过测量立管改造前后不同操作条件时的轴向压力分布,考察再生立管输送催化剂的影响因素。生产运行结果表明,影响立管操作的主要因素包括催化剂密度和平均粒径、立管几何结构、滑阀安装位置、松动风性质和流量等;选用低密度催化剂和高黏度流化介质可以减小气泡尺寸,维持反应温度稳定;松动风流量应根据立管推动力、滑阀压降和反应温度及时调整,避免填充流。另外,立管结构和滑阀的安装位置对立管推动力影响较大,分析结果可供立管设计和装置改造参考。     

负压差移动床立管料斗中散体颗粒流动特征：Ⅰ流区研究

通过对负压差移动床立管料斗中的散体颗粒流动状态的观察,结合散体颗粒通过料斗的平均质量流率和压力波动信号分析,将散体颗粒流动分成压力控制区,气泡控制区,气栓控制区以及悬料区,并分析了孔口直径,料斗的半锥角和物料特性对流区的影响,给出流区划分界限。     

催化裂化装置待生立管磨损原因分析及处理措施

对催化裂化装置同轴式沉降再生器待生立管磨损原因进行分析,认为原设计不合理是主要原因,对待生立管及密封结构进行了改进。     

负压差移动床立管料斗中散体颗粒流动特征

当散体颗粒在负压差移动床立管下端连接的锥形料斗中流落时,对料斗上方和气室中大无畏动分别加以采集,经过快速建立傅立叶变换处理,得出：在压力和气泡控制区,料斗上方和气室中压力波动特征表现在低频区有较小的波动幅值,而在气拴控制区内,料斗上方和气室中压力波动特征不仅在低频区有较高的幅值,而且两者压力波动信号相位相差π,这些压力波动特征可以用来监测料斗中散体颗粒的流落状态。     

待生立管催化剂架桥的处理

针对中原油田石油化工总厂催化裂化装置待生立管催化剂架桥现象，分析了问题存在的原因，提出了减少汽提蒸汽量等措施加以解决。     

循环流化床下料立管内气固两相流动状态与压力脉动的关系

在15 m高的大型气固循环流化床上对内径90和42 mm的下料立管内气固两相流的动态压力进行了测量. 实验结果表明,负压差下料立管内的气固两相流动存在着低频压力脉动,压力脉动的强度可以用动态压力的标准方差(Standard deviation, Sd)来表征,且与立管下料的流动状态密切相关. 立管下料的流动状态依据颗粒质量流量通量的大小有浓相输送状态和稀密两相共存两种状态. 浓相输送状态的压力脉动强度较大,是下行颗粒压缩其夹带气体引起气固两相强烈相互作用导致的;稀密两相共存状态的压力脉动强度较小,是密相段排料的不稳定性和稀相段较弱的气固相互作用共同引起的. 立管下料的压力脉动强度随颗粒质量流量通量的增加而增大,对于浓相输送状态,在实验操作范围内[Gs'=550~850 kg/(m2×s)],压力脉动的强度与立管下料质量流量通量近似成Sd=0.00875Gs'-4.77的线性关系.     

湍流气固两相流动状况的数值模拟

应用已建立的提升管反应器固两相流动反应模型,对工业催化裂化提升管反应器内在有传热及裂化反应时的湍流气固两相流动进行了数值模拟,得到了气固两相湍充动状况的详细信息,揭示了提升管内部有反应和传热时气固两相湍流流动的基本特征。模拟结果表明,在轴向,径向和圆周方向都存在着流动,湍能与率剂颗粒浓度的不均匀分布,进料段内的流动是整个反应器最复杂的部分。工业提升管反应器内这一复杂的气固两相湍流流动必将对传热和裂     

深海S形立管系统严重段塞流流动特性

对深海油气集输主要形式之一的S形立管出现的严重段塞流进行了分类和流动特性的分析,得到关键参数对该系统的影响情况,主要形成如下结论:①S形立管典型严重段塞流同L形立管一样具有严格的周期性,其形成过程可分为5个阶段,即下肢液塞形成、上肢液塞形成、液塞溢流、液塞喷发和液塞回流;②随着输量增大,严重段塞流的周期和液塞长度均减小,周期规整性有所减弱;③油气组成在较小范围内变动,对典型严重段塞流的影响不大;④增大管径或立管高度增大了严重段塞流的危险程度,大管径的深海集输管线一旦发生严重段塞流,将产生严重的后果;⑤随着分离器压力的增大,段塞周期增大,发生严重段塞流的后果越严重。