新型旋流布液器成膜性能实验研究

布液器是降膜蒸发器的关键部件。文章针对现有布液器存在的不足,开发了一种新型旋流布液器。该布液器为切向开槽结构,槽一侧与管内壁相切,另一侧延伸一定长度与管内壁形成导流结构,下端与换热管通过螺纹连接。在有机玻璃实验装置内对新型旋流布液器和切向槽型布液器形成液膜等性能进行了系统的对比研究。实验结果表明:只要合理控制流量,两种布液器均能连续稳定成膜,不会出现“干管”现象;新型旋流布液器的最小成膜流量更小,成膜的流量范围更广,说明其操作弹性更大;在相同流量下,新型旋流布液器比切向槽型布液器形成的液膜厚且流速小,因此液膜稳定性更好,同时液膜在换热管内的停留时间更长,换热效果更好。

LYZH型急冷箱数值模拟与结构优化

为适应加氢反应器大型化趋势,开发了集旋流、撞击及挡板分流等功能于一体的LYZH型急冷箱,其结构由上至下依次为旋流冷氢管、冷氢盘、喷射管和接液盘。采用CFD软件对LYZH型急冷箱进行数值模拟研究,结果表明LYZH型急冷箱具有优秀的传热性能及气液混合性能。为使LYZH型急冷箱的性能得到进一步提升,对其结构进行了优化,最优结构的旋流冷氢管中径为2218.9 mm、喷射管直径为526.9 mm以及接液盘到冷氢盘高度为175.4 mm。与原始结构相比,最优结构的传热性能提高7.61%,压力降降低14.4%,LYZH型急冷箱的综合性能得到较大改善。

流化催化裂化油浆硅藻土预涂过滤静态试验研究

流化催化裂化油浆中存在着固体催化剂颗粒,如果不对其进行脱固处理,这些催化剂颗粒会随着流体一同流动,撞击后续加工设备的内壁面,造成设备磨损,加剧设备腐蚀。脱固处理过程中,为了避免过滤管被油浆中的胶团堵塞,提出了硅藻土预涂过滤方法;为了确定最佳操作条件,通过单因素试验和正交试验对最重要的4个因素(硅藻土粒径、涂层厚度、油浆温度及操作压力)进行了分析筛选。单因素试验结果表明:净化效率与操作压力、硅藻土粒径为负相关,与涂层厚度、油浆温度为正相关。正交试验结果表明:对净化效率的影响程度从主到次的顺序为操作压力、硅藻土粒径、涂层厚度和油浆温度;净化效率最高的操作条件为硅藻土粒径10μm、涂层厚度40 mm、油浆温度130℃及操作压力0.2 MPa。在实际生产中,综合考虑装置的净化效率、能耗及生产效率,最佳的操作条件为硅藻土粒径100μm、涂层厚度40 mm、油浆温度100℃和操作压力0.2 MPa。

固定床加氢反应器气相分配器数值模拟研究及防腐

轻质油品固定床加氢反应器内介质基本为气相,而气相物流流动性大,气体偏流和气体端效应会大大降低设备效率,使产品质量下降,并且传统的泡帽式分配器在高温、临氢环境下容易受到高温氢腐蚀,出现锈蚀、坑蚀、开裂等现象导致分配器失效,因此开发了新型气相分配器。为了深入了解分配器内部流体流动状态,采用CFX软件对单个新型气相分配器的流体力学性能进行模拟研究。模拟研究结果表明:新型气相分配器的扩散面积广,不存在中心汇流现象,气相均布性能好;数值模拟结果与冷模试验结果的出口截面平均流速和压力降的相对误差均小于20%,数值模拟与冷模试验的结果较吻合,证明了新型气相分配器在轻质油品气相加氢过程的优越性。

溢流碎流型气液分配器的开发研究

国内在役和设计的加氢反应器内构件多数使用抽吸型气液分配器的分配技术。洛阳石油化工工程公司对抽吸型和溢流型气液分配器的特点进行了技术分析,开发出一种具有碎流板结构的溢流碎流型气液分配器。在主体为直径600 mm的有机玻璃塔实验装置上,采用空气和水介质,将溢流碎流型气液分配器与典型的抽吸型气液分配器进行对比实验,结果表明,溢流碎流型气液分配器的压力降比抽吸型的低,对液相的分配均匀性比抽吸型的好,操作弹性比抽吸型的大。

加氢反应器气液混合分配系统浅析

对国内外多家公司或单位(包括国外的UOP公司、CHEVRON公司、SHELL公司、BP公司、TEXACO公司、M.W.KELLOGG公司和HALDOR TOPSOE化工设备公司,国内如洛阳石油化工工程公司、中国石化工程建设公司及抚顺石油化工研究院)不同结构形式的加氢反应器气液混合分配系统进行了介绍,分析了早期结构的不足之处。说明了当前国内外几种具有代表性的气液混合分配系统结构上的改进,对其混合机理进行了分析,指出了分配系统今后的发展趋势。

加氢反应器安全运行探讨

分析了加氢反应器主要的腐蚀损伤形式和出现部位,提出了相应的安全防护措施;讨论了催化剂在装填及运行时的安全隐患及解决办法;另外对内构件安装做出了技术要求。

微气泡和微液滴双强化脱硫反应器操作分析

中石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心开发了微气泡和微液滴双强化脱硫反应器。该脱硫反应器采用微气泡和微液滴双强化手段改进吸收方式,将过去脱硫塔内毫米级的大气泡变为200μm以下的微气泡,将液体流动方式由溢流式变为喷淋式,提高了醇胺法脱硫的气液传质效率,并采用新型内构件代替塔板,简化了脱硫塔的复杂程度,相比板式吸收塔具有更小的高度。试验探究了新型脱硫反应器运行时,溶剂液位高度、吸收温度及溶剂循环量对净化效率的影响情况,并考察了不同溶剂液位高度下的压力降。结果表明:该脱硫反应器的压力降较小,脱硫效率较高,能够满足净化气H_(2)S质量浓度≤50mg/m^(3)的要求;当原料气处理量为50m^(3)/h时,最佳操作条件为溶剂液位高度800mm、吸收温度40℃、溶剂循环量0.8m^(3)/h。

加氢反应器内构件急冷箱的试验研究

通过对联合油型急冷箱结构进行研究,开发出结构合理的新型急冷箱。在加氢反应器内构件实验装置上,将新型急冷箱与联合油型急冷箱进行对比实验。结果表明:新型急冷箱的综合性能优于联合油型急冷箱。

上流式加氢反应器压盖格栅试验研究及工业应用

某炼油厂将现有的滴流床加氢反应器改造为上流式加氢反应器,选用中石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心(SEGR)和中石化广州工程有限公司(GPEC)合作开发的上流式加氢反应器内构件技术(SLMG-Ⅰ),成功生产出国Ⅵ柴油。SLMG-Ⅰ型压盖格栅是一种新型上流式加氢反应器内构件,为三明治结构,底部及顶部均为约翰逊网,侧壁为密封板,底部及顶部约翰逊网和侧壁密封板所围空间装填瓷球。试验结果表明:相同工况下SLMG-Ⅰ型压盖格栅的压力降略大于常规压盖格栅(压力降差小于1 kPa),压力降不高;不同工况下SLMG-Ⅰ型压盖格栅均没有被堵塞,抗堵塞能力强;SLMG-Ⅰ型压盖格栅的催化剂漏剂率极低,防跑剂性能好。实际工业运行结果显示,SLMG-Ⅰ型压盖格栅的压力降小于5 kPa,运行过程中精制柴油样品和高分水样品都不含催化剂,进一步证实了其卓越性能。

鼓泡床反应器中气液分配器对气含率的影响

以水和空气分别模拟工业上的重质原油和氢气迚行冷模试验，考察鼓泡床反应器新型气液分配器对气含率的影响，迚而优化幵确定气液分配器的结构形式和结构参数。试验结果表明，气液分配器对总体平均气含率的影响，随表观气速的增大基本呈线性增长，与其他鼓泡床迚料内构件结构的影响基本一致，幵且稍高一些（3%-5%）。对局部气含率的影响：轴向上，在测试范围内，轴向位置越高，气含率越高，主要和泡罩式气液分配器结构有关；径向上，气体在床层中分布不均匀，中间多，近壁少，同一高度时，中心处气含率一般为近壁气含率的1.5-2倍。

微界面上流式加氢反应器内构件开发与应用

为保障微界面强化技术在上流式反应器应用的效果,中石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心和中石化广州工程有限公司合作开发了微界面强化反应器内构件技术(SLMG-Ⅰ)。该技术为微界面体系的稳定存在提供了流型保障,可在不干扰气液相界面的前提下为反应器提供最佳的物料分配。该内构件技术具有操作弹性大、物料分配均匀、催化剂拦截有效、不易堵塞等优点,目前已成功应用于某炼油厂的上流式柴油加氢装置。应用结果显示,在不同操作条件下反应器入口径向温差均小于3.0℃,反应器最大径向温差为2.9℃,设备本身压力降小,能够保障上流式反应器以更缓和的操作条件生产满足国Ⅵ柴油质量要求的合格产品。

气相加氢入口扩散器的试验研究

根据气相加氢工艺的相关特点,设计了主体为管式结构的气相加氢入口扩散器,通过侧开孔和分布板实现了气相介质的均匀分布,具有结构简单及安装方便的显著特点。在1 600mm固定床冷模试验塔中,对此入口扩散器结构参数对分配性能和压降的影响进行了测试,优选出了结构参数相对合理的气相加氢入口扩散器。试验结果表明,用于气相介质场合时,通过采用合理的入口扩散器结构参数,可以达到分配性能较好、压降较小的目的。

催化裂化油浆固液分离新技术开发

针对现有催化裂化油浆脱固技术存在的易堵塞、运行时间短的问题,开发了一种高效的组合油浆脱固技术:采用一级预涂过滤解决油浆内胶团堵塞滤管问题,二级旋错流精滤保证滤后油浆固含量达标。建设了一套处理规模为1 m 3/h的撬装式工业侧线试验装置,对某炼油厂的催化裂化油浆进行脱固处理。通过近3个月的工业侧线试验,结果表明,采用该组合过滤技术后,滤后油浆平均固含量为48μg/g,平均固体脱除率达到98.6%,实现油浆回收率99.03%。在实现油浆脱固的同时,能够减少过滤管内堵塞,延长油浆过滤装置的运行时间。

浆态床动态错流过滤技术的研究

浆态床反应器是煤炭间接液化工艺中的核心装置之一,为保障反应器长周期安全运行,必须将反应器中的合成油连续有效地从固液两相中分离出来,采取动态错流过滤可以达到这一目的。根据固液动态错流过滤的基本原理和滤饼的特性,提出了一种新型动态错流过滤技术方案。对其进行了模拟研究,结果表明:通过内构件控制过滤管外侧液体流速,形成两相过滤,可以保证过滤面外流场均匀,进而使滤饼动态均匀,提高了过滤效果。结合模拟研究结果并通过理论分析认为,在浆态床费托合成(F-T合成)反应器内采用梯级金属粉末烧结过滤管和动态错流过滤技术,可以实现合成油与催化剂油浆的连续有效分离。

浆态床反应器气体分布器的性能研究

在大型浆态床反应器冷模试验装置上,考察了新型气体分布器对反应器内流体力学性能的影响,主要从平均气含率、局部气含率、气泡尺寸及影响区的变化规律进行研究。同时对浆态床反应器内的气液两相流动状况进行了数值模拟研究,并将模拟结果与大型冷模试验结果对比分析,二者吻合较好,验证了数值模拟所用的k-ε双方程模型和欧拉多相流模型的可靠性与结果的可信性。结果表明,反应器内各个区域的气含率各不相同,但随表观气速的增加而增大;分布器轴向影响区域为高度200~300 mm,径向影响区域为直径140~150 mm;分布器的逆流速度一般小于10 m L/s;反应器下沿内部附近存在较大的涡旋,在实际操作过程中应当设计最佳的分布器结构和内构件的布置方式,消除涡旋,改善物料的接触效果和停留时间分布。

沸腾床加氢反应器气液分布器结构优化研究

提出了一种沸腾床加氢反应器气液分布器结构,通过CFD数值模拟的方式对气液分布器的几何结构与性能之间的关系进行了详细分析。模拟结果表明:进气段斜孔结构主要为气相通道,气体垂直流入会阻碍液体向上流动,从而增加分布器压力降;泡罩多孔板结构会导致气泡的聚并生长,而且流体垂直撞击安装挡板会造成能量损失;泡罩斜管结构特点导致分布器的吹扫面积与几何结构类似,容易产生催化剂沉积。根据模拟结果,取消原结构中进口段的斜孔和出口处的多孔分布板,在泡罩下端开条缝,将斜管出口的开孔改为通缝结构,同时调整中心管部内孔板和条缝的相对位置,形成改进结构。通过模拟计算对比,改进结构较原结构具有更低的压力降和更大的影响区域,综合性能更佳。

浆态床反应器气体分布器组性能实验研究

对浆态床反应器内泡罩浮阀式气体分布器组的流动状况进行了详细的数值模拟研究,得到了气体分布器组合间距的范围。在600mm浆态床反应器冷模试验装置上,考察了气体分布器对反应器内物流流体力学性能的影响,对分布器径向影响区的变化规律进行研究,验证了气体分布器的组合间距,并将模拟结果与冷模实验的数据结果作了对比分析。计算结果表明,正常工况下采用泡罩浮阀式气体分布器组,整个床层处于湍流鼓泡区;气体分布器在分布盘上的布置间距推荐为130-150mm;分配盘上的分布器应在合理范围内进行调整,以消除反应器下沿内部附近存在较大的涡旋,避免催化剂的沉积。

撞击流急冷箱流动混合特性研究

撞击流过程强化技术在能源化工、生物材料等行业都有广泛的应用价值。利用数值模拟技术,对不同工况条件下加氢反应器急冷箱内的流动性能及混合效果进行研究。结果表明:操作负荷的变化对液相降温性能的影响同时存在混合强度和混合时间之间的竞争。当操作负荷减小时,气液相速度减小,导流板使流体折流产生湍流,气液相之间相互卷吸缠绕,形成折叠涡旋,最终形成气液相混合缠绕的流体界面,气液相混合程度会相对增大,即高温液相与低温冷氢气间的热交换程度相对增大;当操作负荷增加时,气液对撞速度也增大,气液相对撞强度增大,混合箱内部以撞击流强化为主,形成相互撞击的层状流体接触界面,增加了2股反应物间的接触面积,混合程度显著提升。

气相加氢分配器的技术开发

依据气相加氢工艺的相关特点,设计了气相加氢分配器,主体为管式结构,结构简单,安装方便。主要通过侧隙出口和底板出口实现气相物流的均匀分布,流体流动稳定,阻力较小。在600 mm固定床冷模试验装置中,通过冷模试验测试了单个分配器结构参数(底板开孔结构和开孔尺寸)对分布效果的影响,优选出结构参数相对合理的气相加氢分配器,得到分配器的局部阻力系数,同时应用计算流体力学模拟软件CFX12.0对分配器进行了数值模拟,并在1 600 mm冷模试验装置中,考察了分配器组合分布特性。结果表明:用于气相物流场合时,通过采用合理的分配器结构参数,气体分布均匀,流动阻力较小,多分配器匹配较好,整体分配性能较好。