洗涤冷却室内固含率径向分布不均匀性的实验研究

为了研究三相洗涤冷却室内固含率的径向分布特性,利用光纤探针对局部固含率进行测量,采用固含率径向不均匀指数(R_(NI)(ε_(s)))对局部固含率的径向分布不均匀性进行了定量描述。结果表明:洗涤冷却管出口以下的液池可分为气相湍动作用区、二次流动区与颗粒沉降区,其中气相湍动作用区内的气泡尾流夹带与颗粒沉降区内的颗粒间相互扰动导致其R_(NI)(ε_(s))大于二次流动区,R_(NI)(ε_(s))受到液固性质、表观气速及测量高度等多种因素的共同影响。当截面平均固含率ε_(s)相近时,二次流动区与颗粒沉降区内不同条件下的局部固含率ε_(s)的径向分布具有相似性。经非线性参数拟合得到了由无因次半径(r/R_(1))与ε_(s)表示的ε_(s)的关联式,其预测值与实验值吻合良好。

耦合流化床提升管内固含率径向分布及沿轴向的发展

针对催化汽油辅助反应器改质降烯烃工艺,结合提升管与流化床的特点,建立了一套提升管与流化床耦合反应器大型冷态实验装置.在不同操作条件下,采用PV-4A型光纤密度仪测定了提升管内固含率沿径向的分布规律.结果表明,固含率径向分布整体上呈现中心小、边壁大的环-核结构分布特征;沿轴向向上,各径向位置上的固含率在颗粒加速区逐渐降低,在充分发展区趋于稳定,在颗粒约束返混区又有所升高;各径向位置上的固含率随表观气速增大或颗粒循环强度减小而减小,且均匀性变好;提升管上部流化床内颗粒静床高度只对颗粒约束返混区内固含率径向分布有影响,而对颗粒加速区和充分发展区的固含率径向分布影响较小;当表观气速较低或颗粒循环强度较大时,颗粒约束返混区上部局部固含率最大值出现在无因次半径φ=r/R=0.7附近,此时局部无因次固含率εs=εs/εs沿轴向在H>5.33m时不再具有相似性;通过比较径向不均匀指数,得到轴向各区固含率径向分布趋于均匀的程度依次为:充分发展区>颗粒约束返混区>颗粒加速区.利用实验数据回归出了局部固含率径向分布关联式,其平均相对误差在6%以内。

提升管-环流床耦合反应器环流床内的固含率分布

针对催化汽油辅助反应器改质降烯烃技术,在提升管-环流床耦合反应器大型冷模实验装置上,研究了上部环流床内局部固含率分布及操作条件的影响,采用径向不均匀指数分析比较了提升管上端耦合环流床及耦合常规流化床的流化质量.结果表明,环流床内固含率随表观气速增加而减小,导流筒底部固含率随外循环强度增加而增加,中上部固含率受外循环强度影响较小,环隙内固含率随外循环强度增加略有降低.当导流筒内表观气速Ug,d<0.85m/s时,固含率径向分布的均匀性沿轴向向上逐渐变好,当Ug,d≥0.85m/s时,则沿轴向向上先变好,在导流筒出口处又变差;环隙内固含率分布趋于均匀的程度依次为环隙中部>环隙下部>环隙上部.相同条件下,环流床内固含率分布的径向不均匀指数小于常规流化床.

内构件对变径提升管内气固流动特性的影响

以催化裂化平衡剂和常温空气为介质,在变径提升管冷态模拟装置上,主要考察了不同操作条件下钝体及环管内构件对变径提升管扩径段内压降、轴径向颗粒浓度分布及径向不均匀指数的影响,并描述了扩径段内的气固流动结构。结果表明:在相同操作条件下,钝体结构产生的压降较环管大,可降低系统的有效压头;颗粒浓度分布受内构件影响明显,环管进气的射流效应使颗粒浓度降低,径向分布均匀性减小,而钝体的存在可明显改善环管结构的弊端,削弱射流作用,提高颗粒浓度,增大局部固气比,促使气固再分布,形成两相错流流动,强化气固接触,且在中心区域形成涡流,增强扩径段内的湍动程度;与环管结构相比,钝体内构件使扩径段内的颗粒径向不均匀指数减小,使颗粒分布更加均匀,且其受操作条件的影响比较小,操作稳定性更高。

循环流化床脱硫反应器流场特性实验研究

在φ250 mm×9000 mm循环流化床实验装置上,研究了循环流化床的压力和颗粒浓度在不同操作条件下的分布规律,并采用径向不均匀指数(RNI)对颗粒浓度径向分布的不均匀性沿轴向的变化进行了定量描述。试验结果表明,循环流化床中循环回路压力平衡曲线呈"8"字型分布,主床压差主要集中在文丘里段,与回料口在文丘里扩张段相比,文丘里压差所占比例有所减小,文丘里压差在相似操作条件下的变化与主床一致。循环流化床床内颗粒浓度随固体颗粒循环流率的增大或表观气速的减小而增大,径向颗粒浓度呈典型的"中心稀边壁浓"的环-核结构,循环流化床径向平均浓度随着提升管高度的增加先减小后增大,截面平均颗粒浓度沿轴向呈"C"型分布。固体颗粒浓度径向分布的不均匀性沿轴向先增大后减小,并与截面平均颗粒浓度存在很强的关联性。

带中心管的两股催化剂颗粒混合预提升结构中的流动特性

在一套大型冷模实验装置上，采用光纤测量系统考察了带中心管的两股催化剂颗粒混合预提升结构内固含率和颗粒速度的分布，以径向不均匀指数对固含率和颗粒速度径向分布进行定量描述，并与不同的预提升结构进行对比．结果表明，带中心管的预提升结构沿轴向可分为底部、中心管和提升管区，各区固含率和颗粒速度径向分布均匀程度为提升管区〉底部区〉中心管区；提升管区内1．3-2．3m间存在一固含率和颗粒速度分布均匀截面；与无中心管的预提升结构和传统预提升结构相比，本实验结构固含率径向分布更均匀，有利于油剂接触；确定了截面平均固含率的影响参数为终端固含率εs＇，Froude数Fr和轴向高度／提升管直径h／Dr；由实验数据回归出预提升结构内截面平均固含率轴向分布的经验模型，计算值与实验值吻合较好，

内设中心管的两股催化剂混合预提升管内颗粒速度的分布

采用PV-6D光纤速度仪考察了内设/不设中心管两种催化裂化提升管预提升段内FCC催化剂颗粒速度沿轴、径向的分布,引入径向不均匀指数RNI对颗粒速度的径向不均匀性进行定量分析,并与传统结构内的RNI进行了对比.结果表明,设中心管的提升段内颗粒速度沿轴向分布更均匀,两种结构内颗粒速度沿径向分布均匀程度扩径区(中心管区)设中心管结构<无中心管结构,底部区及提升管入口区设中心管结构>无中心管结构;相比传统结构,无中心管提升段内RNI减小40%,设中心管减小60%.给出了设中心管提升段内截面平均颗粒速度轴向分布的经验模型,计算值与实验值吻合较好,可供工程设计参考.

内设/不设中心管两股催化剂混合预提升结构内的颗粒浓度分布

采用光纤探针分别考察了内设与不设中心管两种预提升结构内FCC催化剂颗粒浓度的分布,并引入径向不均匀指数RNI(ρ_i)对颗粒浓度径向分布的不均匀性进行定量分析.结果表明,在扩径区(中心管区),内设中心管的预提升结构内颗粒浓度梯度较大;而在提升管入口区,内设中心管的预提升结构内颗粒浓度分布更均匀;相比传统结构,无中心管的提升管入口区内RNI(ρ_i)约减小65%,内设中心管时约减小75%;给出了内设中心管的预提升结构内平均固含率轴向分布的经验模型,计算值与实验值吻合较好,可供工程设计参考.