提升管CSVQS系统预汽提段颗粒速度和停留时间分布

在一套φ600 mm CSVQS的环流预汽提段冷态实验床装置上,在导流筒区气速为0.2 m·s-1和0.3 m·s-1,环隙区气速为0.03 m·s-1和0.07 m·s-1,汽提段气速为0和0.13 m·s-1时,考察了预汽提导流筒区和环隙区的颗粒速度分布,同时在上述条件下,根据提出的计算方法,考察了由提升管引入环流预汽提段颗粒的平均停留时间分布。结果表明,在上述几种操作条件下,预汽提段均为中心气升式环流,汽提段气体大部分进入导流筒区。在导流筒区气速相同时,在无汽提风时,导流筒区颗粒速度随环隙区气速的增加沿径向由陡峭分布转变为平缓分布;在有汽提风时,导流筒区颗粒速度径向分布随环隙区气速的变化很小。在环隙区气速相同时,在有汽提风时,导流筒区颗粒速度随其气速的增加由平缓分布转变为陡峭分布;在无汽提风时,两种导流筒区气速下的颗粒速度径向分布均比较陡峭。与导流筒区相比,环隙区颗粒速度径向分布几乎不随操作条件的不同而变化。随着导流筒气速的增加或环隙气速的降低,颗粒平均停留时间分布变窄,质量分数降低;随着颗粒循环强度的增加,颗粒平均停留时间分布变窄;质量分数变化不一。     

循环流化床提升管中固体颗粒停留时间的分布

在内径１４０ｍｍ，高１０ｍ的循环流化床提升管中，采用磷光颗粒示踪法对床内固体颗粒的停留时间分布进行了测定。在气速１．５～９．０ｍ／ｓ，固体循环量１０～１４０ｋｇ／ｍ２ｓ的范围内，实验测得的停留时间分布曲线均有明显的双峰分布。这种双峰分布是由于提升管中弥散颗粒和颗粒团共同作用的结果。本文提出的一维两组分扩散叠加模型可较好地描述提升管中固体的混合行为。考察了在实验条件下，操作条件对固体混合行为的影响。发现：气速及固含对颗粒的轴向Ｐｅｃｌｅｔ数影响不大，提升管中颗粒的返混主要是由于颗粒团引起的。将研究结果与近期文献报道的其他研究进行了对比     

重油催化裂化装置提升管反应器及汽提段的技术改造

介绍了东明石化集团有限公司140kt/a催化装置在2001年6月份的大修中，采用洛阳高新柯恒石化技术有限公司的CCK系列喷嘴及高效汽提技术对装置提升管反应器和汽提段进行改造的情况。改造后生焦量明显下降，汽担效果有所改善。再生床层温度下降了18℃，焦炭中H／C比下降了2．76％，干气中H2／CH4比下降了0．15，在投用直馏汽油改质的情况下，产品总液收增加了1．14％。     

提升管中颗粒局部流率和速度的改进的光纤测量方法

在一套高约18 m、内径φ100 mm的提升管冷态实验装置上,根据PV-6D光纤探头的测量结果,提出了一种基于整个采样时间计算提升管颗粒局部流率和速度的改进方法,并与文献方法进行了对比。结果表明,两种方法计算的颗粒局部流率和速度相差较大,本文和文献两种方法计算的截面平均颗粒流率与实测值间的最大、最小和平均相对偏差分别为606.9%、241.3%,221.4%、89.5%和388.9%、145.6%,本文方法测量的颗粒流率偏差相对较小。文献方法计算的截面平均颗粒速度均大于操作气速,其气固间滑落速度和滑落系数分别在-1.6～-4.7 m·s^-1及0.56～0.90间变化,与提升管内的气固实际流动存在很大差别;本方法计算的截面平均颗粒速度均小于操作气速,其气固间滑落速度和滑落系数分别在0.6～9.6 m·s^-1及1.11～2.14间变化。反射型光纤探头在测量颗粒浓度时存在的一些问题是导致本文方法测量的颗粒流率、滑落速度和滑落系数偏大的主要原因。此外,根据光纤测量结果,提出了两个计算提升管颗粒循环强度的关系式,可以替代现有的容积法测量。     

工业催化裂化汽提器内气固停留时间的数值模拟

在双流体模型以及团聚修正曳力模型的基础上,采用停留时间分布(RTD)模型,对工业催化裂化装置汽提器内气体和催化剂的停留时间进行了模拟计算,得到了人字型挡板、盘环型挡板和两段环流汽提器内气固两相的RTD特征。三种结构汽提器中气体的RTD曲线都呈现很不平滑的多峰分布,而催化剂颗粒的RTD曲线则呈现平滑的单峰分布,气体及催化剂颗粒的RTD曲线都出现了拖尾现象。模拟结果表明,三种汽提器内气体及颗粒的流动明显偏离平推流,催化剂的返混程度比气体强。与人字型挡板相比,盘环型挡板改善了汽提器内气固接触效果,从而提高汽提效率;与人字型挡板和盘环型挡板相比,两段环流汽提器不但改善了气固接触效果,还延长了催化剂颗粒的停留时间,并且降低催化剂的返混程度,模拟结果解释了工业两段环流汽提器汽提效率最高的原因。     

催化裂化汽提器在国内外研究进展

汽提器是催化裂化装置的一个重要组成部分,整个催化裂化装置的稳定性和经济效益是由催化裂化汽提性能的优劣决定的,开发效率更高的汽提器是现在一项比较急迫的任务。本文简单的介绍的催化裂化汽提器以及催化剂和蒸汽在汽提器内的运动状况,综述了汽提器的发展,对环形挡板汽提器、环流汽提器、填料汽提器进行的总结。     

工业RFCC汽提段内颗粒混合情况的CFD模拟

用计算流体力学方法对人字型挡板、盘环型挡板和两段环流3种工业重油催化裂化(Resid Fluid Catalytic Cracking,RFCC)汽提段内的气固两相流动进行了模拟研究,考察了汽提段内的颗粒体积分数分布情况;结合模拟示踪技术得到了催化剂出口处颗粒的停留时间分布(RTD),通过对RTD曲线进行分析,得到了表征汽提段内颗粒混合特性的参数,平均停留时间(tm)、无因次方差(σθ2)、Peclet准数(Pe),以及死区、活塞流区和全混流区的体积分数。模拟结果表明,环流汽提段外环区和内环区间存在密度差,是催化剂环流流动的推动力。人字形挡板汽提段内的tm最小,σθ2最大,Pe值最小,同时死区体积达到了汽提段体积的40%,而活塞流区体积仅占15.8%,说明其中颗粒的返混非常剧烈,汽提效率最低。相对于盘环型挡板汽提段,两段环流汽提段内颗粒的σθ2较大,Pe较小,颗粒的整体返混程度高于盘环型挡板汽提段。但从死区模型的分析看,活塞流流动的增强有利于促进气固间的传质,死区体积增大则是由于环流流动的增强所导致的,这些都有利于提高汽提效率。两段环流汽提段内活塞流区体积为26.8%,死区体积占32.3%,都大于盘环型挡板汽提段,使环流汽提段的汽提效率更高。     

密相提升管内颗粒速度与颗粒浓度分布及发展特性

为研究高密度提升管气固流动结构分布规律及其发展特性,在自建的18 m高循环流化床提升管系统中测定了不同气速和固体循环速率下的颗粒浓度分布.结果表明,在低颗粒循环速率(Gs)下颗粒浓度由底部浓相区单调降低并趋于稳定;在高Gs下颗粒浓度在底部浓相区内先增加后降低,沿提升管向上趋于稳定的发展趋势.径向上颗粒浓度分布呈现"中心...     

环流预汽提组合旋流快分系统分离性能的实验研究

针对新型旋流快分器与密相环流预汽提器的优良特性,将两者耦合成一套完整的快分系统. 通过大型冷模实验,研究了该快分系统的分离特性,并考察了操作条件对系统快分效率及快分压降的影响规律. 结果表明,该系统能较好地实现气固高效分离,具有较大的操作弹性和优良的操作稳定性,冷态下分离效率在98.5%以上,最高可达99.93%,快分压降分布合理. 根据实验结果,得到该系统分离效率及压降的经验模型,计算值与实验值吻合较好.     

Particle residence time distributions in circulating fluidised beds

This paper gives experimental measurements of the particle residence time distribution (RTD) made in the riser of a square cross section, cold model, circulating fluidised bed, using the fast response particle RTD technique developed by Harris et al. (Chem. Eng. J. 89 (2002a) 127). This technique depends upon all particles having phosphorescent properties. A small proportion of the particles become tracers when activated by a flash of light at the riser entry; the concentration of these phosphorescent particles can subsequently be detected by a photomultiplier. The influence of the solids circulation rate and superficial gas velocity on the RTD were investigated. The results presented are novel because (i) the experiments were performed in a system with closed boundaries and hence give the true residence time distribution in the riser and (ii) the measurement of the tracer concentration is exceedingly fast. The majority of previous studies have measured the RTD in risers with open boundaries, giving an erroneous measure of the RTD.Analysis of the results suggests that using pressure measurements in a riser to infer the solids inventory leads to erroneous estimates of the mean residence time. In particular, the results cast doubt on the assumption that friction and acceleration effects can be neglected when inferring the axial solids concentration profile from riser pressure measurements.An assessment of particle RTD models is also given. A stochastic particle RTD model was coupled to a riser hydrodynamic model incorporating the four main hydrodynamic regions observed in a fast-fluidised bed riser namely (i) the entrance region, (ii) a transition region, (iii) a core-annulus region and (iv) an exit region. This model successfully predicts the experimental residence time distributions.     

气流床气化炉内颗粒停留时间分布

颗粒停留时间分布是气流床气化炉开发与设计的重要参数,实验设计一种新型脉冲示踪法测量了气流床气化炉内颗粒停留时间分布。初步研究了多喷嘴气化炉和Texaco气化炉内颗粒停留时间分布,分析了气速和颗粒粒径对两种气化炉内颗粒停留时间分布的影响。结果表明：该实验方法具有良好的重复性和可靠性,可以用于气流床气化炉内颗粒停留时间的测量;与Texaco气化炉相比,颗粒在多喷嘴气化炉内的停留时间分布更为合理; 随气速的增大和颗粒粒径的减小,两种气流床气化炉内的颗粒停留时间和方差都增大。     

PEPT study of particle cycle and residence time distributions in a Wurster fluid bed

Particle cycle and residence time distributions are critical factors in determining the coating quality in the Wurster process. Positron emission particle tracking experiments are performed to determine the cycle and residence times of particles in different regions of a Wurster fluid bed. The results show that particles tend to recirculate in and sneak out below from the Wurster tube. The experiments also show that a larger batch size leads to a shorter cycle time and a narrower cycle time distribution (CTD). It is possible to avoid recirculations and obtain a shorter cycle time and a narrower CTD by selecting the operating conditions appropriately or via equipment design. Experiments using binary mixtures of particles with a diameter ratio of 1.5 show that large particles have a longer cycle time than small particles and that the cycle time is shorter for mixtures with approximately equal amounts of small and large particles. © 2014 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 61: 756–768, 2015     

Particle cross-flow,lateral momentum flux and lateral velocity in a circulating fluidized bed

Lateral and axial profiles of solids cross-flow flux were measured in a circulating fluidized bed riser of square cross-section with a sampling probe. The solids cross-flow flux was found to be higher near the wall, especially near the corners, and lower in the core of the riser. The net solids horizontal flux was outwards in the lower part of the riser and inwards near the top. The lateral solids momentum flux, measured by means of a piezoelectric probe, increased with height and then decreased near the top of the riser. The lateral solids momentum flux first increased with distance from the axis and then decreased towards the wall. It was especially low near the corners.     

撞击流气化炉内颗粒停留时间分布的随机模拟

根据多喷嘴对置式气化炉流场测试,将气化炉划分为若干区域,运用时间离散、状态离散的马尔可夫链随机模型,模拟了气化炉内颗粒相的停留时间分布(RTD)。当颗粒在撞击区和射流区间的回流比为0.5,向下撞击流股区和管流区为平推流模型,其他区域按全混流模型处理时,模拟值与实验值吻合较好。随着进料流量的增大,平均停留时间减小,量纲1方差减小;随着回流比的增加,平均停留时间增大;气固两相平均停留时间接近,但RTD存在一定差异。     

油气工况下提升管出口旋流快分系统性能的数值研究

为促进旋流快分(SVQS)系统的工业应用、准确评估其性能,参照国家标准设计了一系列不同密度、黏度的油气模型,并采用商用软件FLUENT 2019 R3对一套Φ600 mm×3150 mm的SVQS系统进行了流动模拟和可行性验证。用单因素变量法分别研究了油气性质对系统无量纲切向速度和压降的影响;用标量输运方程分析了油气在系统内的停留时间分布规律。结果表明,无量纲切向速度随油气密度增加或黏度降低而变大;无量纲最大切向速度随油气密度增加或黏度减小而呈对数递增,最大为0.912;密度越大、黏度越小的油气在SVQS系统内的平均停留时间越短,最短可达6.279 s;压降、阻力系数不仅与系统的结构参数相关,也与油气黏度呈对数关系。拟合得到了与油气参数相关的无量纲切向速度、压降和阻力系数函数式,具有较好的普适性,可为SVQS系统的结构优化提供参考。     

复合床反应器中液体停留时间分布模拟研究

在对置式复合床液停留时间分布的实验研究基础上,对2喷嘴对置式复合床液体停留时间分布的三维模型进行了研究。使用压力喷嘴模型,水-氮气系统,用Fluent模拟了气量、液体流量对液体停留时间分布的影响,与实验值进行了比较。结果表明,尽管实验值与模拟值的平均停留时间tm之间存在一定差别,但在整个停留时间分布上,二者吻合较好。通过对模拟结果分析,发现喷嘴撞击区有较强混合,但在撞击区之后较长的空间,气体保持平推流,与实验结果一致。     

高密度液固循环流化床流动特性研究及数值模拟

在φ80 mm×8000 mm的液固循环流化床提升管中,利用实心玻璃珠和常温水,采用实验和数值模拟相结合的方法对高密度液固循环流化床的流动特性进行了考察。实验发现,高密度液固提升管中,颗粒固含率和颗粒速度径向分布均为抛物线分布,轴向平均固含率分布总体上为下浓上稀的波动形式分布,颗粒在提升管中的流动表现出加速-减速-再加速直至充分发展的过程。这种分布特征与较高颗粒浓度、较高表观液速和颗粒循环速率及喷管式液体分布器的影响有关。液固提升管中固体颗粒的停留时间分布曲线均为尖而窄、较对称且没有明显拖尾的单峰分布,这表明颗粒基本是以弥散颗粒形式存在,颗粒停留时间分布较为均匀。通过将数值模拟结果与实验结果进行比较发现,模拟值与实验值吻合较好,说明所建立的数学模型较为合理,进一步通过数值模拟实验对颗粒密度和颗粒粒径对流动特性的影响规律进行了考察。