催化裂化提升管预提升段气固两相流动特性的研究

针对工业上催化裂化提升管预提升段的实际操作条件，在高 １４ ｍ 、直径 １８６ ｍ ｍ 的有机玻璃提升管上对轴向、径向密度及速度分布进行冷态试验，根据得到的一系列试验数据，将整个预提升段分为混合加速区、均匀加速区、充分发展区。通过理论分析得到简化计算模型，确定了平均空隙率与下滑速度、轴向位置之间的关系。     

粗旋风分离器内气相流场研究与数值模拟

采用CFX软件提供的DSM模型对催化裂化沉降器内粗旋风分离器中的气相流动规律进行了数值模拟,并与用五孔探针测试的流场进行了比较。结果表明,采用合适的网格系统和边界条件等,DSM模型对粗旋风分离器具有良好的预测精度。对实验和模拟结果的分析表明,粗旋风分离器内流场与常规旋风分离器的流场不同,升气管和料腿均存在回流区,升气管回流区最大可波及分离空间,对分离空间流场有很大干扰。料腿直径的减小以及灰斗的存在使升气管排出的气量增大并使升气管、料腿回流区大幅减小,从而在宏观上保证了气固分离效率和较小的气相停留时间。     

催化裂化沉降器空间内油气停留时间的分布

以0．8Mt／a催化裂化装置的沉降器为例，考察了沉降器空间内油气平均停留时间的分布。在实验室模型验证的基础上，采用RSM模型和标量输运方程进行了数值模拟研究。结果表明．对于粗旋风分离器和顶部旋风分离器之间敞口联接的沉降器。粗旋风分离器升气管出口与顶部旋风分离器人口间有一最佳距离。由于粗旋风分离器与顶旋风分离器非一对一的布置，导致各顶旋风分离器人口气量分配不均，需要改进。由粗旋风分离器料腿进入沉降空间的油气的长时间停留是阻止沉降器内油气平均停留时间缩短的主要问题；其次则为由粗旋风分离器升气管进入沉降空间的油气的停留时间。其它部位油气的停留时间占总停留时间的份额较小。因此，其结构改进的重点应为粗旋风分离器料腿部分以及粗旋风分离器和顶旋风分离器间的联接形式。     

催化裂化沉降器内两端敞开型旋风分离器内气相流动规律

研究考察了催化裂化沉降器内两端敞开型旋风分离器内油气流动规律.用CFX软件采用DSM模型进行了数值模拟,并与用五孔探针测试的流场进行了比较,表明DSM模型有良好的预测精度.在此基础上,采用标量输运方程研究了气体在旋风分离器内的停留时间分布规律.实验和模拟结果均表明,该类旋风分离器内流场与常规旋风分离器的有很大的不同,升气管和料腿均存在回流区,升气管回流区最大可波及分离空间,对分离空间流场有很大干扰.气体示踪模拟结果表明,由入口进入旋风分离器,由升气管、料腿排出的气体的停留时间近似呈对数正态分布;升气管、料腿回流区内气体停留时间呈双峰分布;升气管回流区的存在可使总气体平均停留时间增大约5%～10%;料腿直径的减小以及灰斗的存在均可增大由升气管排出的气量并使升气管、料腿回流区大幅减小,进而减小粗旋风分离器内气体总平均停留时间.     

催化裂化沉降器顶部旋风分离器升气管外壁结焦的原因分析

本文在催化裂化沉降器升气管外壁颗粒沉积实验的基础上,结合气相流场数值模拟的结果,分析了升气管外近壁气相流场的分布特点和颗粒所受径向力的分布特点.结果表明对应工业旋风分离器结焦区域为边界层增厚区,非结焦区域对应边界层分离区.对应工业旋风分离器结焦区域,气体、颗粒径向速度均朝内;对应非结焦区域,气体、颗粒径向速度均朝外.在此基础上分析了结焦的原因.