提升管反应器FCC汽油催化转化过程数值模拟

在汽油催化转化反应动力学模型和气-固两相流模型的基础上,将流动、传热、反应综合考虑,建立了催化裂化汽油催化转化提升管反应器的反应-流动耦合模型。模拟结果与中型实验提升管出口数据吻合较好。数值模拟了提升管反应器内气相组成、温度分布、速度分布沿提升管高度变化,以及提升管出口产品产率随温度和剂油比的变化情况,模拟结果反应了其变化规律,验证了模型的可靠性。     

超短接触时间催化裂化反应器的开发及实验研究

根据超短接触时间催化裂化工艺的特点，开发了具有新型原料雾化和剂、油接触方式的下行式反应器。冷模实验结果表明，该反应器的剂、油初始接触区具有较高的催化剂质量浓度；通过在催化剂提升区设置开孔板形内构件，可以改善催化剂提升区床层上部催化剂的流化状态，从而有效地抑制催化剂返混。下行管内催化剂的速度和浓度分布的均匀性均明显优于提升管；降低下行管表观气速或加大催化剂循环强度有利于提高下行管内催化剂质量浓度，但同时也会增加催化剂在下行管内分布的不均匀性。     

提升管催化裂化反应过程数值模拟

在气固两相流体动力学模型的基础上.采用基于机理反应的FCC14集总模型.考虑了反应温度、局部固体浓度变化以及流动对反应的影响,建立了重油流化催化裂化流动一一反应耦合模型.模拟结果表明,重油裂化反应主要发生在喷嘴附近区域,在喷嘴附近已经有45%的重油转化为汽油和柴油.随着距离喷嘴位置的增加,汽油产率逐渐上升,但距离喷嘴位置12m以后,汽油产率基本保持不变.从汽油组成变化来看,在整个提升管内汽油中烯烃含量一直处于下降趋势,由喷嘴区域的60wt%降低到提升管出口位置的42wt%左右.汽油烷烃含量一直呈增加趋势,而汽油中环烷烃含量和芳烃含量变化较小.     

基于计算流体力学的气相烯烃聚合反应器模拟综述

气相聚合过程以流化床为核心反应器,其混合、传递和化学反应过程规律对工艺研发具有指导意义。计算流体力学是一种模拟流体流动的方法,可节省大量人力和物力并提供更全面的反应过程信息,在气固流态化领域得到广泛应用。基于计算流体力学的流态化模拟的难点在于如何建立能够恰当描述颗粒团聚过程的曳力模型,关于热量传递甚至聚合反应过程的模拟工作都是基于此发生的。随着计算机运算能力的提高,研究工业尺度的流化床反应器以及由粒径分布而带来的传递过程的影响可能成为模型广度及深度发展的方向。     

光纤法测量气-固两相流中的固含率

基于光线照射到颗粒上会发生漫反射这一现象,制作了一种测量气 固两相流中固含率的单光纤探针。对于自由堆积的催化剂颗粒,信号强度随催化剂与探针末端距离的减少而增加。对于其他物体,信号强度随物体与光纤距离的减少先增加后降低,在约1 mm处有极大值。采用板状单摆考察光纤探针对运动物体响应的灵敏性和准确性,实验结果与计算结果一致。分别用压差法和光纤法测量流化床中的固含率并进行比较,固含率较高时,压差法与光纤法的固含率基本相当;受颗粒间遮挡的影响,当固含率较低时,光纤法测得的固含率偏高。提供了一种一定范围内气 固两相流固含率的在线测量方法及原理,丰富了多相流测量理论和实践体系。     

重油催化裂化反应历程数值模拟Ⅰ.模型建立及流体力学性能模拟

在气、固两相流体动力学模型的基础上，采用基于机理反应的14集总模型，考虑了反应温度、局部固体浓度变化以及流动对重油催化裂化反应的影响，建立了重油催化裂化流动-反应耦合模型；采用该模型计算了提升管反应器内气、固两相流动形态。结果表明．提升管内气、固两相沿轴向、径向和切线方向的流动不均匀，并非完全对称流动，而以S型螺旋形上升流动。受喷嘴区高速射流的影响，喷嘴上方固体颗粒呈向下流动趋势，形成一个诱导回流区域。     

重油催化裂化反应历程数值模拟Ⅱ.重油催化反应历程数值模拟

采用流动反应耦合模型模拟了提升管反应器内的重油催化裂化过程。结果表明，重油催化裂化反应主要发生在喷嘴附近，在该区域有45％（质量分数，下同）的重油转化为汽油和柴油。在距喷嘴12m处，重油转化率达到70％左右；随着管内反应区与喷嘴之间距离的增加，汽油产率逐渐上升，但距喷嘴12m以远的反应区内，汽油产率基本保持不变。从汽油组成的变化来看，汽油中烯烃的质量分数随着提升管内反应区与喷嘴之间距离的增加一直处于下降趋势，由喷嘴区域的60％降至提升管出口位置的42％左右；汽油中烷烃含量则一直呈增加趋势，而汽油中环烷烃和芳烃含量变化较小。     

催化裂化填料式汽提器效率研究

针对新型导向板式填料汽提结构,实验考察了填料结构参数-导向板倾斜角、导向板间距、填料间距及填料组间距对汽提效率的影响。和改进的盘环形挡板结构相比,填料式汽提器在汽提效率、处理量、操作稳定性以及操作弹性等方面均具有明显的优势,在相同操作条件下汽提效率可提高约25％,处理量可提高约50％。     

一种新型下行管入口结构流体力学性能的数值模拟

提出了一种新型下行管入口结构,并采用计算流体力学对这种下行管入口结构的流体动力学进行数值模拟。对气固两相流采用双流体模型,其中采用颗粒动理学模型描述固相粘度和固相压力。模拟结果表明新型下行管入口区相对周围其它区域为负压区,气固初始接触区的流体被抽吸进入下行管。下行管入口段颗粒浓度在径向上的分布呈中心高、边壁低的分布,随着轴向位置的增加,颗粒逐渐向边壁方向扩散,使得颗粒浓度在径向上分布趋向均匀。气固初始接触区颗粒浓度相对较高。颗粒在下行管中运动历程可分为三个阶段：加速段、减速段和恒速段,这与气固并流接触入口结构的颗粒运动历程不同。     

一种新型入口结构的下行管的流体力学性能

提出了一种新型下行管入口结构. 这种结构设有雾化空间,能够提供适宜的床层密度,剂油初始接触采用逆流、错流方式. 在下行管入口处,颗粒浓度呈管中心高、边壁低的分布;随着颗粒向下运动,中心区颗粒浓度逐渐降低,边壁区颗粒浓度升高. 在下行管完全发展段,颗粒浓度径向分布形式不再随轴向位置发生变化.