双喷嘴导流管喷动床流动性能实验研究

喷动床喷动压降和喷动高度是喷动床设计和操作的重要参数。本文对双喷嘴矩形导流管喷动床的喷动压降和啧动高度进行了研究,测定了不同表观气速、粒径及粒度、静床层高度、导流管直径、导流管安装位置及左右喷嘴对喷动压降和喷动高度的影响。结果表明:喷动压降随着静床层高度、导喷距和导流管直径的增大而增大,随着颗粒直径的增大先增大后减小;喷动高度随着颗粒直径和导流管直径的增大而减小,与导喷距和静床层高度几乎无关;颗粒直径相近时,粒度对喷动压降和喷动高度影响不大。     

催化裂化再生器树枝状气体分布器的气相流场CFD模拟

催化裂化装置再生器的气体分布器通常采用树枝状气体分布器,这种分布器存在着气体分布不均匀和喷嘴的冲蚀磨损问题。为此,对树枝状气体分布器区域进行计算流体力学（CFD）模拟,重点考察分布器内气相流场的特征。计算结果表明：树枝状气体分布器的各分支管内气体速度根据分支管的长度不同存在很大的变化,而且分支管沿程各喷嘴出口的气体流量也不同,导致喷嘴出口气流平均速度存在很大的不均匀性;此外,气体在分支管入口处以及近分支管入口端的喷嘴处存在偏流现象,压力分布不均匀,易产生催化剂倒吸现象,造成喷嘴的冲蚀磨损。     

催化裂化再生器树枝状主风分布管磨损的气相流场分析

通过对催化裂化装置再生器树枝状主风分布管内流场的数值模拟,分析了树枝状主风分布管磨损的机理.再生器树枝状主风分布管的磨损一般发生在分支管内部和喷嘴内壁,属于气固两相流的冲蚀磨损.流场计算表明,沿管程各喷嘴的出流流量不均匀,压力降也不相等,造成分支管外部的催化剂颗粒倒流至分支管内部从下游的喷嘴流出,进而导致分支管内部和喷嘴内壁的冲蚀磨损.     

围压工况下附壁脉冲射流喷嘴性能研究

附壁脉冲射流喷嘴可用于井下切割和破岩等工艺。为分析脉冲喷嘴在深井环境下的工作性能,在30 MPa高围压条件下,对喷嘴内流场进行了数值模拟,分析了不同结构和运行参数下的射流压力脉动性能。研究结果表明:喷嘴射流脉冲频率随着反馈通道直径增大而增大,压力脉动幅值呈现先增加后下降,最大压力脉动幅值为0. 154 MPa;喷嘴射流的压力脉动幅值随着附壁夹角增大而增大,但脉冲频率先增加后基本保持稳定;随着出口直径增加,脉冲频率先基本保持不变再减小,后又基本保持不变,压力脉动幅值不断减小,最大压力脉动幅值为0. 332 MPa;雷诺数在2. 3×10~5～5. 6×10~5时,脉冲频率随雷诺数的增加呈线性增加;斯特劳哈尔数呈现略微下降趋势,但总体变化不大;附壁脉冲射流喷嘴流量与脉冲频率成正比。研究结果可为脉冲射流喷嘴的发展和现场应用提供一定的指导。     

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。     

组合约束型出口提升管系统压力分布及压力平衡分析

在一套冷态的组合约束型出口提升管装置上,对提升管压降及系统压力分布进行了实验研究,通过推动力与阻力分析建立了系统压力平衡方程。结果表明,提升管压降轴向呈两端大中间小的C型分布特征,对应轴向由下至上可分为加速区、充分发展区和约束区。系统压力平衡主要受上部床层内颗粒静床高度、莲蓬头式分布器下方床层密相高度、循环管总高度及循环管中密相与稀相高度比值、蝶阀压降、提升管压降及莲蓬头式分布器压降等的影响,通过调节蝶阀压降可以实现组合约束型出口提升管在较宽范围内的操作。     

喷射式分布器的冷模试验

以水为物系，对喷射式分布器进行了冷模试验。考察了分布器进口压力、喷嘴间距、喷淋高度以及喷嘴排布方式对喷射式分布器性能的影响。结果表明，在试验条件下，喷射式分布器的适宜操作条件为：分布器进口压力为0．10～0．15MPa，喷嘴间距470mm，喷嘴距收集器高度600mm，喷嘴排布为中心不排放喷嘴的6个喷嘴排布方式。     

下行床入口分布器的计算流体力学模拟研究

针对下行床入口分布器难以兼顾颗粒浓度增加（增浓）和均匀分布的问题,基于下行床中气固两相流动机制提出了一种适用于下行床颗粒增浓的新型入口分布器,利用已开发的结构曳力模型耦合CFD软件考察了下行床流体力学性能。模拟结果表明,结构曳力模型模拟结果与试验结果一致,说明该模型能够准确预测下行床床层固含率的分布;相对于传统入口分布器,采用了分区流化、文丘里式溢流管和漏斗式设计的新型入口分布器的轴向固含率分布更加均匀;在新型入口分布器颗粒循环量为700 kg/(m².s)的条件下,下行床反应器床层平均固含率可达6%,且均匀分布;气速和颗粒循环量对下行床颗粒增浓的程度不同,颗粒循环量是床层内颗粒增浓更为关键的调控因素。     

水力脉冲射流压力波动特性规律研究

脉冲射流在井底能够产生瞬时负压和脉冲冲击等作用,减小岩屑的压持效应,提高破岩和清岩效率。在建立水力脉冲射流特性模型的基础上,研究了水力脉冲射流压力波动随管路变化的趋势,分析了管路长度和粗糙度等因素对脉冲压力波动特性的影响,并通过室内试验对分析结果进行了验证。分析结果表明,水力脉冲射流发生器能将连续射流调制成脉冲射流,并在后接管路中形成周期性压力波动;随着流体在管路中前进,脉动压力幅值呈线性衰减,且脉动压力幅值的衰减随管路长度的增加而减小;在后接管路长度和粗糙度一定的条件下,管路中的脉动压力幅值随水力脉冲射流发生器入口排量的增大呈增大趋势。     

催化裂化气体分布器的CFD模拟及优化

部分炼油厂催化裂化流化床气体分布器喷嘴磨损非常严重,环型气体分布器布气不均匀,不利于流化床内催化剂均匀流化。对传统气体分布器喷嘴及环型气体分布器进行CFD气体流场模拟,发现在传统喷嘴入口处气流相互碰撞,导致偏流,致使高压区一侧的内壁磨损严重。新构思的喷嘴,把传统喷嘴入口处改为圆锥形的结构,可以使气体分布更均匀,不易偏流。对新型半环型气体分布器进行了CFD气体流场模拟,结果表明,新型分布器比传统的圆环形气体分布器的气体分布压力更均匀。     

CFD simulation of pressure fluctuation characteristics in the gas-solid fluidized bed: Comparisons with experiments

A simple hydrodynamic model based on two-fluid theory,taking into account the effect of discrete particles on both the gas-and solid-phase momentum equations,was used to numerically investigate the pressure fluctuation characteristics in a gas-solid fluidized bed with the aid of CFX 4.4,a commercial CFD software package,by adding user-defined Fortran subroutines.Numerical simulations together with typical experimental measurements show that pressure fluctuations originate above the distributor when a gas pulse is injected into the fluidized bed.The pressure above the bubble gradually increases due to the presence of a rising bubble.When the bubble passes through the bed surface,the pressure near the bed surface gradually decreases to a lower value.Moreover,the pressure signals in the bubbling fluidized beds show obviously periodic characteristics.The major frequency of pressure fluctuations at the same vertical position is affected slightly by the operating gas velocity,and the amplitude of pressure fluctuations is related to both the operating gas velocity and the vertical height.In this study,the influence of the operating gas velocity on the pressure wave propagation velocity can be ignored,and only two peak frequencies in the power spectrum of the pressure fluctuations are observed which are associated with the bubble formation above the distributor and its eruption at the bed surface.     

旋转喷头射流工具水力参数优化及结构参数优选

旋转喷头射流工具能产生高速射流，并且在射流反冲力作用下推动喷头旋转，形成复杂的旋转射流，可实现油管和套管高效清洗。以7 000 m井深条件下?73 mm油管为例，设计了与?44.5 mm连续管配套的?54 mm系列旋转喷头射流工具，开展了旋转喷头射流工具水力参数优化，并利用计算流体力学方法对工具结构参数进行优选。研究表明:当排量为270 L/min时旋转喷头射流工具的射流速度约为170 m/s，系统总压耗约为42 MPa，可以满足清洗要求；随着侧向喷嘴偏移半径增加，侧向喷嘴产生的反冲击力矩近似线性增加，其对壁面冲击压力先降低后升高；随着倾斜角度的增加，倾斜喷嘴对油管内壁冲击压力增加；转速在60~360 r/min内，倾斜喷嘴对壁面冲击压力变化不大；最优的结构参数组合为侧向喷嘴偏移半径12 mm、倾斜喷嘴倾斜角度75°、前倾喷嘴角度15°。该研究可为旋转喷头射流工具现场施工和参数优化提供指导。     

FCC装置主风分布管喷嘴磨损的气相流场分析

用FLUENT流体计算软件对FCC装置再生器树枝状分布管喷嘴流场进行了计算,分析了喷嘴发生磨损的机理.对喷嘴流场的计算表明喷嘴磨损是催化剂颗粒造成的,属于气固两相流冲蚀磨损.由于某些喷嘴的压力降偏低和流场存在偏流,造成催化剂颗粒倒流至喷嘴内部或分布支管内部.催化剂颗粒流经喷嘴时,斜向冲击内壁产生冲蚀磨损.磨损首先发生在喷嘴内壁局部区域,形成圆弧状磨损痕迹,再将喷嘴磨穿,逐渐扩大为整个喷嘴,磨掉喷嘴.这些分析结果可为主风分布管的设计提供帮助.     

两再生器同轴布置FCC装置再生器料位控制难的原因

中国石油化工股份有限公司武汉分公司第二套催化裂化装置的两个再生器为同轴重叠式布置,第一再生器(一再)在第二再生器(二再)之上,一再、二再间用凸状分布板隔开.催化剂再生系统自1995年开工以来多次出现流化失常现象,一再料位难以控制,严重影响装置正常生产,通过对一再密相床层温度的分析,初步认为是由于一再流化床风速分布不均,一再至二再的半再斜管入口风速过高,催化剂难以流入半再斜管所致.2005年装置改造时将一再主风分布环改为双环并在半再斜管入口处增设溢流斗后,该问题基本得到解决.     

淹没条件下超高压水射流冲蚀切割破岩实验研究

运用超高压射流数控自动万能切割机进行了淹没条件下水射流冲蚀切割破岩实验，选取了5档驱动压力和3种岩样，研究了水射流驱动压力、喷距、喷嘴横移速度和喷射角对破岩效果的影响。实验表明，淹没条件下超高压水射流冲蚀切割破岩存在最优喷距，最优喷距随压力的增加而增加；100 MPa时最优喷距约为15倍喷嘴直径，200 MPa时约为20倍喷嘴直径；喷嘴移动速度越小，冲蚀体积越大，随着移动速度的增加，开始时冲蚀体积下降明显，但移动速度进一步增加时，冲蚀体积减小并不明显,岩石的主要破坏发生在毫秒量级；最优冲蚀破岩效果的喷射角范围为12°~14°。     

低压组合床重整再生器的研究

在直径700mm移动床径向再生器中进行了试验研究，测定了四种进气方式下气体轴向分流的不均匀度，确定了适宜的进气结构；测量了径向再生器中的分流主流道的气体速度分布；分析了中心筒的开孔率对均匀布气的影响，确定了适宜的中心筒的开孔率；测定了径向再生器中催化剂的停留时间分布，以确定径向床面固体分配器的分配均匀性以及床内固体催化剂流动的流型。考察了高气速对催化剂移动的影响，确定了气体操作线速上限。工业应用情况良好。     

催化裂化装置主风分布器改造

基于催化裂化再生器主风分布器的设计方法与经验 ,对中国石油化工股份有限公司荆门分公司催化裂解装置二密相床主风分布器进行了改造设计。装置运行结果表明 ,改造后不但降低了分布器压力降和催化剂的跑损 ,保证了二密床层均匀流化 ,而且解决了由于再生斜管流动不畅而导致的催化剂输送故障。为装置的节能降耗及长周期运转打下了坚实的基础。     

轴向固定床反应器内构件的研究

在直径1000mm、高3000mm的轴向固定床冷模装置中研究了气体分布器和瓷球填料对反应器内气流分布的影响结果表明,随着表观气速的增加,反应器内气流的不均匀程度增加;气体分布器可改变床层内气流流形并使气流的径向速度分布趋于均匀;瓷球填料的阻力作用也可使径向气流的速度分布趋于均匀。合适的气体分布器与瓷球填料联合使用能使催化剂床层中气体的径向压差小于0.08kPa。     

逆流两段再生FCC装置烟气分布板喷嘴缩径改造

中国石化胜利油田有限公司胜利石化总厂逆流两段再生FCC装置,由于生产条件的变化,出现了催化剂外循环管循环量不足、反应温度波动较大、再生催化剂碳含量偏高以及易发生床层崩塌等问题,为解决这些问题,对第一再生器(一再)烟气分布板进行了改造,将分布板开孔直径由100 mm缩小到80 mm,取得了较好的效果,催化剂碳质量分数下降0.05百分点,催化剂单耗下降0.1 kg/t.