催化裂化管式待生剂分配器颗粒分配特性及内部流动特性的CPFD模拟

基于CPFD(Computational particle fluid dynamics)方法,对实验室前期研究的催化裂化管式分配器内的颗粒分配特性及内部流动特性进行了数值模拟,系统研究了输送风、松动风及分配器倾斜角度对颗粒分配不均匀指数的影响,并进一步考察了输送风和松动风对分配器各出口气体流量分布及内部气 固流动特性的影响。结果表明,增大输送风量、松动风量以及分配器的倾斜角度均可以降低颗粒分配不均匀指数,但改变松动风量的效果不如改变输送风量和倾斜角度显著。分配器倾斜角存在一个最优值时,颗粒分配均匀性最佳。输送风的增大会使得颗粒出料量最高的排料口的位置逐渐向分配器的末端移动,中间排料口所流出的气体流量占比增大,末端排料口排风量占比减小。引入松动风后,各出口的颗粒排料量更加接近,同时靠近末端排料口的气体流量占比明显增大。     

新型催化裂化槽式待生剂分配器的冷模实验

针对大型催化裂化再生强化的需要,本研究提出了一种新型的槽式待生剂分配器,在大型冷模实验装置上对其性能进行了系统的评价,并考察了不同操作条件和结构参数对主要性能指标的影响规律,最后和前期研究的两种传统分配器进行了性能对比。结果发现该型分配器只需操作气速大于临界表观气速即可达到得很高的颗粒分配均匀性和颗粒输送能力,而其他因素对其性能影响不大。考虑到工业圆形再生器的实际情况,提出了一个修正的不均匀指数,可以更好地满足工业待生剂分配器设计的需要。和传统船型和管式分配器的性能对比发现,新型槽式待生剂分配器不仅具有更好的颗粒分配均匀性,而且在颗粒输送能力和操作弹性两方面也具有显著的优势,其更本原因在于它更好地解决了分配器内颗粒的流动性问题。     

深层鼓泡床内偏涌现象的实验研究与数值模拟

针对催化裂化空筒汽提器中存在的气体偏涌现象,在一套大型空筒催化剂汽提器冷模实验装置中利用光纤探针法系统研究了偏涌的特性及其随床层高度的发展变化情况,并进一步利用一种新的离散颗粒计算流体力学模型(CPFD模型)对该现象进行了数值模拟研究.结果表明,在催化裂化汽提器操作条件下,偏涌主要发生在临近床层边壁的位置,造成周向上颗粒浓度分布呈现严重的不均匀性,偏涌的强度会随着床层高度的增大而减弱.CPFD模型不仅能够成功预测深层鼓泡床中存在的偏涌现象,而且可以定性预测偏涌强度沿床层高度的发展趋势,但定量预测结果较实验结果偏大.上述结果对工业汽提器的设计和故障诊断具有指导意义.     

石油磺酸盐及其复配体系的界面性能研究

通过对胜利馏分油的磺化制得一种石油磺酸盐(SHL-PS),并采用IR和ESMS对其结构和相对分子质量分布进行了表征,分别测定其表面性能和油水界面张力.结果显示,SHL-PS的相对分子质量分布集中在190～600,γcmc为32.04 mN·m-1,cmc为8.88 mg·L-1;与孤东原油的界面张力在低质量分数(0.1%-0.2%)下即可达到超低界面张力(<10-2mN·m-1);其最佳矿化度约为10 g/L,与胜利地层水基本相当;石油磺酸盐/C1416 α-烯基磺酸钠(SHL-PS/C1416AOS)和石油磺酸盐/十八醇聚氧乙烯醚磺酸钠(SHL-PS/C18E3SO)复配体系均可将界面张力降低到10-3mN·m-1数量级,但机理有所不同.     

不同氧乙基数十六烷基聚氧乙烯醚磺酸钠的界面性能

分别测定了3种不同氧乙基(EO)数的十六烷基聚氧乙烯醚磺酸钠C16EnSO(n=3,5,7)水溶液的表面张力、临界胶束浓度、界面张力、乳化能力及模拟驱油率;利用Klett光电比色仪评价了表面活性剂水溶液的乳化能力.结果显示,随着EO数的增加,C16EnSO的表面活性呈单调型变化,而界面张力、润湿力、乳化力、模拟驱油率呈类似V型变化;C16EnSO及C16EnSO水溶液与胜利孤东原油间的界面张力达到10-2mN·m-1数量级,但EO数大于7后,界面张力明显升高;界面张力越低,润湿及乳化能力越好,相应地模拟驱油率越高,但润湿及乳化能力对模拟驱油率的影响程度似乎高于界面张力.     

石英砂二元混合颗粒初始流化过程的研究

在一套Φ300 mm×3000 mm的有机玻璃冷模流化床实验装置上,考察了石英砂二元混合颗粒的初始流化特性。所有二元混合颗粒均由颗粒密度相同但粒径不同的A、B、C、D四类颗粒组分两两按照一定质量分数混合而成。采用FXC-Ⅱ/32型压力巡检仪测得了不同轴向位置床层的压降曲线,得到了不同二元混合颗粒的起始流化过程特性曲线和起始流化速度。实验结果表明,两种颗粒组分平均粒径大小和差异及其组分质量分率对二元混合颗粒的起始流化特性具有显著影响。A类颗粒加入可显著改善B、C和D类颗粒的流化质量;C类颗粒加入量过大会使混合颗粒在流化过程中出现严重的沟流现象;当浮升组分(小颗粒)质量分数为0.4时,组分粒径差异较大的二元混合颗粒在流化过程中最容易发生完全分级现象;对于粒径差别较大的二元颗粒组分,床层最小流化速度随小颗粒组分的增多而下降,而对于具有较强颗粒间作用力组分的二元颗粒组分,床层最小流化速度则随小颗粒组分的增多而增大。根据实验数据对等密度BD二元混合颗粒的起始流化速度预测公式进行了修正,发现实验值与计算值吻合较好。     

环境友好型氨基酸表面活性剂的制备及与洗涤相关界面性能的评价

本文以椰子油为原料,合成了两种氨基酸类型的生物表面活性剂:椰油酰基甘氨酸钾(CGK)和椰油酰基甘氨酸钠(CGN),利用FT-IR,~1HNMR,和~(13)CNMR技术对表面活性剂的化学结构进行了表征。通过对两种氨基酸型生物表面活性剂界面性能的研究,发现CGK和CGN均是具有表面活性的,可以有效降低体系的界面自由能。相对于洗涤剂中所使用的传统表面活性剂,CGK和CGN表现出了更好的洗涤效果。环境相容性实验证实CGK和CGN均是易生物降解的、无毒无刺激的、非常温和的。相对于CGN,CGK拥有更强的疏水性和更大的迁移速率,从而导致其更易吸附于气液界面,可以更加有效地降低界面自由能。     

导向挡板布置方式与结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响

在500mm×30mm×6000mm的大型二维流化床冷模装置中详细研究了导向挡板布置方式和结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响。研究结果表明，挡板的加入会对气泡产生破碎作用，同时对颗粒的轴向返混也会产生抑制作用，但不同的挡板布置方式和结构参数会产生不同程度的影响。挡板设置在床层中部对气泡的破碎效果最佳；挡板层数的增加有助于强化对气泡的破碎效果，同时还增强对颗粒轴向返混的抑制作用；较小的叶片间距将有助于破碎气泡，也有助于抑制颗粒轴向的返混；较小的叶片倾角将有助于抑制颗粒轴向的返混，但对气泡破碎的影响不大。