提升管反应器进料混合段内气固两相流动特性(Ⅰ)实验研究

根据实际工业的操作条件 ,采用催化裂化催化剂及空气 ,在大型冷模实验装置上对催化裂化提升管进料混合段内射流相与颗粒相的速度场、浓度场进行了系统测试 .结果表明 ,由于旋涡场的诱导作用 ,喷嘴射流注入到提升管中以后将会产生二次流动 ,二次流先是发展扩大 ,随后又与主流逐渐汇合 .根据混合流场的分布特点 ,可以将这一极其复杂的流场由下到上分为上游影响区段、主射流影响区段、二次流影响区段、混合发展区段 4部分 ,各区段在径向上又可再分为 2或

提升管反应器气固两相流动反应模型及数值模拟 Ⅰ.气固两相流动反应模型的建立

在气固两相湍流流动模型和细致的催化裂化反应动力学集总模型基础上，全面系统地考虑两相流动、传质、传热、反应等复杂因素，建立了催化裂化提升管反应器三维气固两相流动反应模型，形成了相应的数值解法，编制了大型的模拟计算程序，并以此对工业提升管反应器进行数值模拟研究，展示其内部流动、传热、传质及反应等化学工程细节。

催化裂化提升管反应器不可测输入的在线观测

在非线性系统观测理论基础上给出满足一定条件的不可测输入可观性的简化充分性条件 ,在此基础上分析催化裂化提升管反应器 (FCCU)不可测输入的可观测条件 ,提出一更为有效的观测方案 。

传统催化裂化提升管反应器的弊端与两段提升管催化裂化

通过文献调研、实验研究和重油催化裂化工业装置现场采样,对传统重油催化裂化提升管反应器进行了研究。结果显示,传统重油催化裂化普遍存在反应时间过长、平均催化剂活性低和选择性差及不同反应组分之间存在恶性竞争等弊端。在此基础上,提出了两段提升管催化裂化新概念,并分析了其技术优势。

催化裂化提升管反应器气液固3相流动反应的数值模拟 Ⅰ.气液固3相流动反应模型的建立

在已建立的催化裂化提升管反应器气固两相流动反应模型基础上，把原料油液雾的流动、传热、气化过程及其对反应结果的影响全部纳入模型中，对催化裂化提升管反应器进行了３维微分模拟，考察了原料液雾流动气化过程及其影响，建立了提升管反应器气液固３相流动反应模型、数值模拟方法及相应的程序，利用该模型对工业提升管反应器进行数值模拟研究。

提升管反应器进料混合段内气固两相流动特性(Ⅱ)理论分析

针对提升管进料混合段这一复杂的混合流场建立了轴向颗粒返混模型 ,用以计算颗粒相返混比、轴向速度以及混合相密度等 ,从而将颗粒相的流动描述成单一参数控制的行为 .并根据多相流动的扩散模型和冷态实验的结果给出了射流相浓度在截面上分布规律的计算方法 ,指出该浓度分布主要与射流气速和预提升表观线速的速度比有关 ,而其他操作参数的影响都是次要的 .

FCC提升管反应器新型预提升结构开发

从气固流动规律、结构形式、预提升气分配等角度对工业提升管预提升段进行了试验研究,开发出油剂接触较为均匀,可有效减少反应器结焦的新型预提升结构,工业应用效果良好,反应结焦减少,装置剂油比增大,操作弹性提高,经济效益显著。

变径结构提升管反应器内颗粒流动特性的研究

在内径为12 mm的提升管反应器冷模试验装置上对变径提升管反应器内部固体颗粒的浓度和速度进行了试验研究。试验结果表明,采用变径结构的催化裂解多产低碳烯烃提升管反应器,可以改变其内部催化剂颗粒的浓度及速度分布,提高其反应区上部的颗粒速度,同时降低二次反应的发生;与相同直径的传统结构提升管反应器相比较,底部反应区的颗粒浓度和速度径向分布更加均匀;该变径结构在有利于实现大剂油比操作和减少二次反应发生的同时,可使催化剂颗粒与油气混合更加均匀,从而使得催化剂颗粒与油气更加充分均匀地进行接触,为催化裂解多产低碳烯烃创造更加有利的条件。

提升管反应器进料段气-固两相流的CFD模拟及结构优化

以数值计算为手段,选择合适的气-固两相流模型,对提升管反应器进料段内的气-固两相流进行(CFD)模拟计算。通过分析CFD模拟结果,从计算角度出发优化提升管反应器进料段结构,将混合C4进料管由直管改为环管,使催化剂颗粒分布更加均匀以保证与原料的接触,同时减少颗粒间以及颗粒与器壁间碰撞机会,减少催化剂磨损。结构优化解决了提升管反应器内催化剂破碎严重的问题,将丙烯收率由14.91%提高到19.53%,油浆固含率也大大降低。

催化裂化提升管反应器流动反应耦合模型研究进展

催化裂化(FCC)工艺在重质油轻质化过程中发挥着重要作用,而FCC提升管反应器的模型化是催化裂化新工艺与新装备的开发、催化裂化装置稳定操作与生产调优等常需做的工作。本文首先根据流动模型与反应模型不同的集成方式对提升管反应器流动-反应耦合模型进行了归纳与分类,并回顾了国内外流动-反应耦合模型的研究历程,指出了耦合模型的发展趋势;随后对当前研究较多的计算流体力学(CFD)流动-反应耦合模型进行了较为全面的阐述,包括对耦合模型的应用场合、模型求解解耦方法的研究情况等均作了介绍,同时还分析了该类耦合模型所存在的不足之处,并指出工业提升管反应器在线采样技术的开发在耦合模型的验证工作上的必要性;最后,对FCC提升管反应器流动-反应耦合模型研究进行了总结与展望,以期能够为FCC提升管反应器模型化新方法的提出以及耦合模型的验证工作等研究给予借鉴和指导。

催化裂化提升管反应器喷嘴进料混合段新结构及其流场研究

针对催化裂化提升管反应器喷嘴进料混合段催化剂颗粒不均匀分布的现象,提出了一种新型结构的进料混合段,并在内径为186 mm,高14 m的大型提升管冷模装置上测量了在这种结构中的颗粒速度及空隙率径向分布的特征,并同传统进料混合结构进行了对比。实验结果表明,采用这种结构时颗粒速度径向分布较平缓;固体颗粒浓度分布虽仍呈现中心稀、边壁浓的环核结构,但环核之间的浓度梯度减小,浓环的范围也减小很多,颗粒相的流场得到了较大改善。

提升管反应器气固两相流动反应模型及数值模拟 Ⅲ.注终止剂技术的数值模拟

应用已经建立的催化裂化提升管反应器流动反应模型和对工业提升管反应器流动反应数值模拟的结果，对采用反应终止剂技术的提升管反应器进行了数值模拟研究。结果表明，催化裂化提升管反应器数值模拟可为反应终止剂技术的实施解决确定注入位置和选择终止剂两个问题；另外还能优化方案，提供指导性的先期理论分析数据。结果还表明，以水为终止剂优于汽油；设计的方案Ⅰ是最好的，即对馏分油催化裂化过程只是较大程度地降低提升管反应器上部的温度就会达到更理想的产品分布。

提升管反应器气固两相流动反应模型及数值模拟Ⅳ.进料段消除回流的数值模拟

由已建立的催化裂化提升管反应器流动反应模型及其程序对提升管反应器进料段改进操作、优化流动状况等方面进行了数值模拟研究，从气固两相流动机理对提升管进料段内的流动状态进行了分析，从而可定量地掌握这一过程操作改进的实质。结果表明，提高预提升蒸汽量，可改善提升管反应器进料段内的流动状态。优化气固两相的接触，减少回流引起的油气与催化剂的返混，且随着预提升蒸汽量的提高，轻质油收率增加，气体和焦炭产率下降，产物分布得到改善。

渣油催化裂化提升管反应器组成分布的数值模拟

在流动模型和集总反应动力学模型的基础上,将流动、传热、反应综合考虑,建立了渣油催化裂化提升管反应器的数学模型,通过对4套不同工况进行数值模拟,考察了反应器内气相组成分布和催化剂颗粒的温度、速度分布,得到了与工业装置基本一致的提升管出口参数,从而验证了模型的可靠性.

催化裂化提升管反应器模型的建立

工业催化裂化提升管反应器内既存在着气固两相的湍流流动，又存在着传热和裂化反应，而且这些过程是相互影响、高度耦合在一起的。本文全面系统地考虑湍流气固两相流动、传质、传热及反应等复杂因素及其相互影响，建立了催化裂化提升管反应器三维气固两相流动反应模型，形成了相应的数值解法，编制了大型的模拟计算程序。由此可对工业催化裂化提升管反应器内湍流气固两相流动进行系统的数值模拟研究。

渣油催化裂化提升管反应器性能的数值模拟——喷嘴射流速度与角度对流动反应的影响

应用三维数值模拟的研究方法,考察了喷嘴射流速度与角度对提升管反应器内流动、传热及反应的影响。从数值模拟结果来看,同一角度下、一定范围内的射流速度对提升管内流动形态改变不大,对催化剂和油气浓度分布、气相组成浓度分布有一定影响,而角度变化对流动、反应都有较大影响,从本研究的范围来看,可以得出对不同的操作条件和装置存在最优喷嘴射流速度和角度的结论,射流角度应不超过45°,且45°时60m·s^(-1)的射流速度为优。

渣油催化裂化提升管反应器气固两相流动、传热、反应模型的建立

根据提升管气固两相湍流流动模型和渣油催化裂化反应动力学集总模型，全面系统地考虑了气固两相之间复杂的流动、传热、传质以及各种操作因素对催化裂化提升管反应器内化学反应的影响，确立了ｋεｋｐ流动物理模型和渣油回炼油反应集总模型，建立了渣油催化裂化提升管反应器三维气固两相流动、传热及反应模型，编制了大型模拟计算程序，并对工业提升管反应器进行了数值模拟计算。

渣油催化裂化工艺反应技术新进展:Ⅰ.围绕提升管反应器的技术开发

介绍了渣油催化裂化提升管反应系统的最新进展 ,如轻烃预提升技术、进料雾化喷嘴技术、终止剂技术以及提升管出口快分和末端急冷技术等 。

用颗粒流的动力学理论模拟提升管反应器流动特征

By using the developed gas-particle two-phase flow-reaction model,the simulation of particle dynamicswas carried out in a commercial riser in FCC. The results show clearly that the catalysts backflow seriously in the nozzle zone by the influence of shoot and congregate in the pipe center. In the upper part of the riser reactor,catalysts flow in a fully developed steady current and the radial distribution of particle concentration gradually becomes what happens in vertical tubes,because the influence of shoot is more and more weakened. It is easy to find out that shoot influences the hydrodynamics of particle-phase intensively.

提升管反应器气固两相流动反应模型与数值模拟 Ⅱ.工业提升管反应器气固两相流动反应的数值模拟

应用本文（Ⅰ）建立的提升管反应器气固两相流动反应模型，对工业催化裂化提升管反应器中流动、传热、裂化反应进行了系统的数值模拟，得到了提升管内部气固两相的流场、温度场、浓度场等详细的信息；揭示了提升管内部流动、传热与反应的基本性质与特点。模拟结果表明，在轴向、径向和圆周切线方向都存在着流动、传热与反应的不均匀分布；进料段是整个提升管反应器最复杂的部分，提升管出口处反应温度和气相组分浓度的模拟计算值和工业装置数据基本吻合。说明模型对工业提升管反应器内的流动、传热和反应都具有较好的预测性，这在一定程度上也验证了它的合理性和可靠性。