油剂逆流接触FCC提升管进料段内喷嘴射流浓度的分布

通过一套大型冷模实验装置,考察了油剂逆流接触FCC提升管进料段内喷嘴射流在提升管不同轴向位置截面的浓度分布。针对前人采用脉冲示踪技术计算射流浓度时未考虑颗粒相的体积问题,进行理论分析,修正并提出了新的浓度分布计算表达式,并对比考察了修正后的效果。实验结果表明,修正后的表达式提高了射流浓度计算的准确度,减小了计算误差,采用油剂逆流接触新型结构,可使喷嘴射流相对浓度分布在油剂接触区内更均匀。

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 .

喷嘴油气在提升管进料段的浓度径向分布及混合行为

在Ф200mm提升管冷态实验装置上,根据喷嘴油气在进料段4个轴向位置(H=0.375、0.675、1.075、1.375m)及不同操作参数(Ur=2.25～4.30m.s-1,Uj=41.7～62.5m.s-1,Mj/Mr=0.29～4.21)的浓度径向分布形式,考察了喷嘴油气与预提升气体和颗粒在进料段内的混合过程。结果表明,喷嘴油气在进料段内存在6种浓度径向分布形式,反映了喷嘴油气与预提升气体和颗粒在进料段的不同混合行为,沿轴向由下至上分别为:未混合区(强M形分布)、混合区(弱M形分布、强三峰形分布、弱三峰形分布、单峰形分布)及完成混合区(环-核分布)。随着Uj的增加或Ur的减小,喷嘴油气与预提升气体和颗粒在进料段内的未混合区、混合区及完成混合区的轴向高度逐渐增加。采用喷嘴射流动量与预提升来流动量之比Mj/Mr考察了操作参数及装置结构尺寸等对喷嘴油气与预提升气体和颗粒在进料段内混合过程的综合影响。喷嘴油气与预提升气体和颗粒的未混合区、混合区及完成混合区的轴向位置在动量比Mj/Mr≤0.29时分别为:0～0.375m、0.375～0.525m、0.525～0.675m;在动量比Mj/Mr=0.29～0.54时分别为:0～0.375m、0.375～0.875m、0.875～1.075m;在动量比Mj/Mr=0.54～4.21时分别为:0～0.525m、0.525～1.225m、1.225～1.375m。

催化裂化提升管进料段内油剂两相流动混合的优化及工业应用

通过冷模实验,揭示了催化裂化提升管进料混合段内存在两个问题,即在局部区域内颗粒相返混严重以及油剂两相浓度分布并不匹配-在油相浓度高(低)的位置,剂相浓度却较低(高).通过对实验结果的理论分析,提出了改善提升管内油剂两相接触、混合的思路,即利用和控制二次流,并借助于CS型催化裂化进料喷嘴对二次流实现"用其利,抑其弊",工业应用的结果清楚地表明CS喷嘴对提升管内油、剂两相流动、混合状况有明显地改善,可有效地提高液收率.

对重油催化裂化反应历程的若干再认识——“新型多区协控重油催化裂化技术MZCC”的提出

基于对重油催化裂化反应历程的若干再认识,以高油剂混合能量短接触时间催化裂化为工艺基础,提出了进料强返混、反应平流推进、产物超快分离及化学汽提的分区协同控制新理念和实现分区协同控制反应的新技术。并且为实现高油剂混合能量短接触时间催化裂化提出了新型反应器结构;同时对汽提段的功能进行了拓展与强化,提出了“化学汽提器”的概念。分区协同控制反应的技术以进一步提高轻质油收率和实现装置长周期运行为目标,有着重要的理论和实际意义。

新型预提升技术研究

从气固流动规律、结构形式、操作参数、预提升汽分配形式及催化剂的分配方案等各个角度对工业提升管预提升段进行了实验研究 ,开发出油剂接触较为均匀 ,减少反应器结焦的新型预提技术 ,在工业应用效果良好 ,反应结焦减少 ,装置剂油比增大 ,操作弹性提高 。

催化裂化提升管进料段内多相流动及其结构优化

催化裂化提升管进料段内油、剂两相的流动-混合状况对目标产品的收率具有重要的影响。早期研究多属于"探索性"的结构优化。近年来,通过大型冷模实验,结合理论分析和数值模拟,发现在传统结构进料段中,对油、剂混合流场起重要作用的是Kutta-Joukowski横向力引起的原料射流"二次流"。对二次流"用其利、抑其弊"是优化传统结构进料段的关键,目前已取得广泛的工业应用。而近期Kutta-Joukowski横向力分析以及冷模实验、数值模拟的结果表明,油剂逆流接触新型进料段可更有效地促进油剂混合,使两相接触更为均匀;较传统形式进料段结构具有更明显的优势。

催化裂化提升管进料段喷嘴射流运动-扩散特性的分析

针对催化裂化提升管反应器进料混合区域内的复杂流场,提出将连续喷嘴进料射流“分块”,利用动量守恒定律,从介观角度分析喷嘴射流与催化剂颗粒之间的混合接触机理;解释了“二次流”从射流主流分离出来的原因。利用空气动力学中的Kutta-Joukowski升力理论,阐明了在提升管内喷嘴射流二次流动后期的发展和扩大过程,实现了对进料射流二次流动全周期演变过程的理论描述。结合附壁射流理论与Kutta-Joukowski升力理论,建立了用于描述提升管内射流二次流动中心流线的模型方程。与实验结果对比,模型曲线与实验中二次流发展趋势有着较高的吻合度,表明该模型能够用于预测提升管内二次流的流动特性。

逆流变径耦合催化裂化提升管进料段内固含率及颗粒速度的径向分布

优化现有的油、剂逆流接触催化裂化提升管进料段结构,将进料喷嘴倾斜向下与内径变化相耦合。通过大型冷模实验装置,考察了在逆流变径耦合催化裂化提升管进料段不同轴向高度,固含率和颗粒速度的径向分布及操作条件对其产生的影响,并分别与前人所用的同径结构内的分布结果进行比较。结果表明,与对应的油、剂逆流接触催化裂化提升管进料段同径结构相比,变径结构进料段内,射流控制区域范围约缩短45.2%,且变径结构进料段内局部固含率分布更加均匀,有利于油、剂两相均匀混合。在实验操作范围内,提高预提升气速和适当提高进料喷嘴气速可使催化剂颗粒在径向分布更加均匀。

双层喷嘴进料提升管内气固流动混合特性的大型冷模实验研究

为改善催化裂化工艺的产品分布,在传统单层向上原料喷嘴进料结构基础上,增加了2个对称、向下的“副喷嘴”。通过一套大型冷模实验装置,考察这种新型双层喷嘴进料段结构内气固流动混合特性,同时利用射流“二次流”理论,分析了逆向喷嘴射流二次流在提升管内的形成发展过程。实验结果表明,与传统单层向上喷嘴(主喷嘴)结构相比,双层喷嘴结构能够改善主喷嘴附近油剂匹配程度,提高气固接触效率。同时副喷嘴的加入可以将提升管进料段长度缩短1/3,减少油剂混合时间,加快气固相达到均匀稳定,实现抑制油气过度裂解,提高目标产品收率,降低生焦量的目的。

新型催化裂化提升管进料段内原料射流浓度分布的大型冷模实验研究

通过大型冷模实验研究了喷嘴射流与催化剂逆向接触的新型提升管进料段内喷嘴射流浓度沿径向的分布,考察了喷嘴气速、预提升气速的影响.结果表明,喷嘴气速Uj?78.5 m/s和预提升气速Ur?4.1 m/s条件下可获得较好的油剂混合效果.与传统形式相比,新型结构可促进油剂混合,在轴向距离H?0.7 m内完成油剂混合,油剂初始接触区域内喷嘴射流相浓度分布更均匀.给出了新型进料段中不同区域喷嘴射流浓度沿径向分布的经验模型,计算值与实验值吻合较好.