流化催化裂化提升管进料段混合研究进展

流化催化裂化是最重要的重油加工工艺之一,提升管反应器是催化裂化装置的关键部分,提升管反应器的进料混合段存在返混严重;油剂两相在提升管截面上浓度分布不均匀等问题。进料段内油滴和催化剂的混合状况对产品的收率与分布有着极为重要的影响。从喷嘴和进料段结构对改善提升管进料段的混合效果进行了分析,同时介绍了近年来研究的新成果,以及设备应用的新进展。     

新型催化裂化提升管进料段油、剂两相混合特性

通过大型冷模实验,引入射流相对浓度及颗粒相对浓度两个新参数,考察了油剂逆流接触新型提升管进料段内的油剂“匹配”状况。结果表明,喷嘴向下倾斜的进料方式能够强化油剂初始接触区域内两相混合,混合区高度可缩短约1/3。根据进料段内油剂匹配的特点,可将该新型进料段分为油剂初始接触区、气固扩散区和过渡恢复区3个部分。根据实验结果,得到了较佳的工况组合,分别为：喷嘴与轴向夹角α=30°,预提升气速U_r=4.1 m·s^-1,喷嘴气速U_j=64.2 m·s^-1。结合实验数据,对新型进料段中油剂匹配指数的轴向分布进行了拟合,结果可为油剂逆流接触提升管进料段的工业设计提供参考。     

催化裂化提升管进料段内多相流动及其结构优化

催化裂化提升管进料段内油、剂两相的流动-混合状况对目标产品的收率具有重要的影响。早期研究多属于“探索性”的结构优化。近年来,通过大型冷模实验,结合理论分析和数值模拟,发现在传统结构进料段中,对油、剂混合流场起重要作用的是Kutta-Joukowski横向力引起的原料射流“二次流”。对二次流“用其利、抑其弊”是优化传统结构进料段的关键,目前已取得广泛的工业应用。而近期Kutta-Joukowski横向力分析以及冷模实验、数值模拟的结果表明,油剂逆流接触新型进料段可更有效地促进油剂混合,使两相接触更为均匀;较传统形式进料段结构具有更明显的优势。     

催化裂化提升管进料段内油剂两相流动混合的优化及工业应用

通过冷模实验,揭示了催化裂化提升管进料混合段内存在两个问题,即在局部区域内颗粒相返混严重以及油剂两相浓度分布并不匹配-在油相浓度高(低)的位置,剂相浓度却较低(高).通过对实验结果的理论分析,提出了改善提升管内油剂两相接触、混合的思路,即利用和控制二次流,并借助于CS型催化裂化进料喷嘴对二次流实现"用其利,抑其弊",工业应用的结果清楚地表明CS喷嘴对提升管内油、剂两相流动、混合状况有明显地改善,可有效地提高液收率.     

喷嘴油气在提升管进料段的浓度径向分布及混合行为

在φ200 mm提升管冷态实验装置上,根据喷嘴油气在进料段4个轴向位置（H=0.375、0.675、1.075、1.375 m）及不同操作参数（U_r=2.25～4.30 m·s^-1,U_j=41.7～62.5 m·s^-1,M_j/M_r=0.29～4.21）的浓度径向分布形式,考察了喷嘴油气与预提升气体和颗粒在进料段内的混合过程。结果表明,喷嘴油气在进料段内存在6种浓度径向分布形式,反映了喷嘴油气与预提升气体和颗粒在进料段的不同混合行为,沿轴向由下至上分别为：未混合区（强M形分布）、混合区（弱M形分布、强三峰形分布、弱三峰形分布、单峰形分布）及完成混合区（环-核分布）。随着U_j的增加或U_r的减小,喷嘴油气与预提升气体和颗粒在进料段内的未混合区、混合区及完成混合区的轴向高度逐渐增加。采用喷嘴射流动量与预提升来流动量之比M_j/M_r考察了操作参数及装置结构尺寸等对喷嘴油气与预提升气体和颗粒在进料段内混合过程的综合影响。喷嘴油气与预提升气体和颗粒的未混合区、混合区及完成混合区的轴向位置在动量比M_j/M_r≤0.29时分别为：0～0.375 m、0.375～0.525 m、0.525～0.675 m;在动量比M_j/M_r=0.29～0.54时分别为：0～0.375 m、0.375～0.875 m、0.875～1.075 m;在动量比M_j/M_r=0.54～4.21时分别为：0～0.525 m、0.525～1.225 m、1.225～1.375 m。     

焦化蜡油两段提升管催化裂化工艺进料位置研究

以减压蜡油(VGO)和减压渣油(VR)为催化原料,掺炼焦化蜡油(CGO),利用两段提升管催化裂化工艺(TSRFCC),在中型提升管催化裂化实验装置上考察CGO分别进入第一段反应(一反)和第二段反应(二反)时对催化装置整体产品分布的影响.同时,考察CGO进一反不同进料位置时的差别.结果表明,CGO进一反与CGO进二反相比...     

我国催化裂化提升管反应系统设备技术的进展

重点介绍了提升管内在预提升段及进料混合段内的气固两相流动的特征 ;提出了进料混合段的分段分区两相流动的特征 ,并指出了适宜的进料位置及尚需改进的内容。建立了三维三相湍流流动、传递及反应的数学模型 ,可供优化设计及优化操作之用。在提升管末端气固快分系统方面 ,成功地开发了FSC及 VQS系统 ,获相当好的应用效果。新开发的 U PC型进料雾化喷咀也获得了良好的应用效果     

催化裂化提升管进料段喷嘴射流运动-扩散特性的分析

针对催化裂化提升管反应器进料混合区域内的复杂流场,提出将连续喷嘴进料射流"分块",利用动量守恒定律,从介观角度分析喷嘴射流与催化剂颗粒之间的混合接触机理;解释了"二次流"从射流主流分离出来的原因。利用空气动力学中的Kutta-Joukowski升力理论,阐明了在提升管内喷嘴射流二次流动后期的发展和扩大过程,实现了对进料射流二次流动全周期演变过程的理论描述。结合附壁射流理论与Kutta-Joukowski升力理论,建立了用于描述提升管内射流二次流动中心流线的模型方程。与实验结果对比,模型曲线与实验中二次流发展趋势有着较高的吻合度,表明该模型能够用于预测提升管内二次流的流动特性。     

喷嘴进料对提升管进料段内颗粒浓度分布的影响

在提升管冷模实验装置上考察了喷嘴进料对颗粒浓度径向分布的影响规律. 结果表明,提升管进料段内存在3种形式的颗粒浓度径向分布,在距喷嘴较近的轴向区域,颗粒浓度沿径向呈明显的W形分布,喷嘴进料对颗粒流动的影响很强;在距喷嘴较远的轴向位置,颗粒浓度沿径向呈环-核分布,喷嘴进料对颗粒流动的影响很弱;在二者之间,颗粒浓度沿径向呈弱W分布,喷嘴进料对颗粒流动具有一定影响. 随着喷嘴气速的增加或预提升气速的减小,颗粒浓度逐渐由W形分布转变为环-核分布,喷嘴进料对颗粒流动的影响逐渐减弱. 采用喷嘴射流动量与预提升来流动量比Mj/Mr考察了操作参数及装置结构尺寸对提升管进料段内颗粒浓度径向分布的综合影响. 在实验范围内,动量比对进料段内颗粒浓度径向分布及颗粒流动行为具有明显的影响规律,随着动量比的增加,颗粒浓度逐渐由W形分布转变为环－核分布,操作参数及装置结构尺寸对颗粒流动的影响逐渐减小. 在动量比小于4.21时,操作参数及装置结构尺寸对颗粒流动的影响在H=0.675~1.075 m间的轴向位置基本结束;在动量比增大为4.21时,操作参数及装置结构尺寸对颗粒流动的影响在H=0.375~0.675 m间的轴向位置便已基本结束.     

油剂逆流接触提升管进料段固含率及颗粒速度的径向分布

在一套大型冷模实验装置中,考察了喷嘴射流与催化剂逆向接触的提升管进料段固含率和颗粒速度沿径向的分布及其对操作条件的影响,并与传统提升管进料段结构进行对比. 结果表明,沿轴向由下至上可将该新型结构的进料段分为喷嘴上游过渡区(H=-0.675~-0.375 m)、喷嘴射流控制区(H=-0.375~0.375 m)及喷嘴下游过渡区(H=0.375~0.675 m). 与传统形式相比,新型结构可使进料喷嘴安装截面以上射流影响区的高度明显缩短,喷嘴截面以下影响区域范围增大;油剂初始接触区域内催化剂沿径向的分布更均匀. 根据实验结果,得到新型进料段中射流控制区内典型截面固含率径向分布的经验模型,计算值与实验值吻合较好.     

喷嘴进料对催化裂化提升管流动行为的影响

This paper studies the influence of feed injection on the hydrodynamic behavior of fluid catalytic cracking riser reactors. Experiments were conducted in a cold model of 186mm ID with two oppositely inclined secondary air feed nozzles. The flow structure was determined by means of the axial static pressure measurements and local radial optic fiber probe measurements on different levels with emphasis on the sections downstream of the secondary injection. The measurements reveal that the secondary injection plays a crucial role on riser hydrodynamics. Just above the secondary injection, the flow and mixing are strongly affected, while below the secondary injection the effect is weak. The radial profile just downstream of secondary injection demonstrates wavy features. The effective region of secondary injection could be estimated by the axial pressure gradient profiles and/or the radial orofiles of local solids velocity and density.     

新型提升管进料段内压力脉动强度分布的影响因素

通过大型冷模实验,考察了油剂逆流接触提升管进料段内压力脉动强度的轴、径向分布,并结合射流气浓度分布、预提升气浓度分布和颗粒浓度分布分析了气固间作用特征及其对流动的影响. 结果表明,根据喷嘴射流、预提升气及颗粒相对压力脉动的贡献,可将新型提升管进料段沿轴向由下而上分为喷嘴进气上游影响区(H=?0.375~?0.1 m)、喷嘴进气控制区(H=?0.1~0.375 m)及喷嘴进气下游影响区(H=0.375~0.675 m). 进料段内压力脉动相对标准偏差径向分布的模拟值与实验值吻合较好.     

提升管喷嘴进料段内油、剂两相接触状况研究

在φ200mm提升管冷模实验装置上,采样局部固含率与喷嘴气体局部浓度之比考察了油剂二相在进料段四个轴向位置(H=0.375,0.675,1.075,1.375m)及不同操作参数(Ur=2.25-4.30 m·s-1,Ui=41.7~62.5m·s-1,Mi/Mi=0.29~4.21)下的接触状况.结果表明,浓度比在H=0.375m截面呈W形径向分布、油剂在床层中心和边壁的接触状况均较差;在H??O.675m的其它截面,浓度比呈U形径向分布、油剂在床层边壁的接触状况较差,在床层中心的接触状况较好.在H=0.375m截面,增加Ui及Mi/Mr使油剂在床层边壁的接触状况得到改善,在床层中心的的接触状况变差;而增加Ur则使油剂在床层边壁及中心的接触状况均变差.在H=0.675m截面,增加Uj、Mj/Mr或降低Ur使油剂在床内的接触状况得到改善.采用油剂匹配指数λ考察了油剂在进料段不同截面的平均接触状况.在Mi/Mr<2.15时,油剂在H=0.675m截面的接触状况最差;在Mi/Mr??2.15时,油剂在H=0.375m截面的的接触状况最差.此外,在H=0.675m截面,当Mj/Mr=0.29~0.54及1.05~2.37时,增加动量比可明显改善油剂接触状况;在其它轴向位置,当Mj/Mr=0.29~0.66时,增加动量比可明显改善油剂接触状况.     

饲料添加剂磷酸氢钙生产技术的开发进展

综述了我国饲料添加剂的发展概况和饲料磷酸氢钙的几种生产方法。     

新型催化裂化提升管进料段内原料射流浓度分布的大型冷模实验研究

通过大型冷模实验研究了喷嘴射流与催化剂逆向接触的新型提升管进料段内喷嘴射流浓度沿径向的分布,考察了喷嘴气速、预提升气速的影响. 结果表明,喷嘴气速Uj=78.5 m/s和预提升气速Ur=4.1 m/s条件下可获得较好的油剂混合效果. 与传统形式相比,新型结构可促进油剂混合,在轴向距离H<0.7 m内完成油剂混合,油剂初始接触区域内喷嘴射流相浓度分布更均匀. 给出了新型进料段中不同区域喷嘴射流浓度沿径向分布的经验模型,计算值与实验值吻合较好.     

Comprehensive Study on the Solids Acceleration Length in a Long CFB Riser

Systematic experimental work was conducted to investigate the solids acceleration length in a 0.10 m i. d., 16 m long circulating fluidized bed (CFB) riser with fluid catalytic cracking (FCC) particles over a wide range of operating conditions. A more feasible method is proposed to determine the acceleration length from the measured axial profiles of pressure gradient (or apparent solids holdup). With this new method and large amounts of experimental results, a clear picture of the variation of the acceleration length with both solids circulating rate and superficial gas velocity is obtained. It is found that the acceleration length increases generally with increasing solids flow rate and/or decreasing gas velocity. However, the particular variation patterns of the acceleration length with operating conditions are quite different in different operation ranges. Especially under the conditions near or at the accumulative choking, the acceleration length extends rapidly with increasing solids flow rate and/or decreasing gas velocity, and sometimes takes up the whole riser height. Reasonable explanations are provided for the observed variation patterns of the acceleration length.