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 .

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.

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。

提升管进料射流对气固两相流动混合的影响

为改善提升管进料区气固两相不均匀混合状况,针对一套大型冷模实验装置的提升管,结合实验和三维数值模拟,研究了提升管进料区催化剂和进料相不均匀混合的形成机理,考察了操作参数的影响,基于不均匀混合形成机理提出了一种新进料方式.结果表明,传统斜向上进料方式导致进料区催化剂和进料相不均匀混合,合适的操作参数[颗粒循环速率Gs=80 kg/(m^2?s),表观气速Ug=3.28 m/s,进料速度Ujet=62.5 m/s]可改善不均匀分布,将不均匀混合高度范围缩短约一半,但不均匀混合仍存在;新进料方式可实现快速均匀混合,尤其是向下30o进料方式.

双层喷嘴提升管进料区内气固流动特性的数值模拟

为了改善催化裂化工艺的产品分布,提出了一种双层喷嘴提升管进料方案,即在原有喷嘴层下方加设2个对称的"副喷嘴",目前尚缺少此类双层喷嘴结构提升管内气固流动特性的研究。采用能量最小化方法考虑介尺度非均匀结构的影响,气固相间曳力采用EMMS曳力模型,采用了适用于模拟提升管内油剂混合和流动规律的数学模型。为保证模拟的准确性,确定了适宜的颗粒与壁面间镜面反射系数。主副喷嘴间距为0.5m,同时改变主副喷嘴进料方向,形成了4种组合结构,即down-down结构、down-up结构、up-down结构和up-up结构。通过比较双层喷嘴与单层喷嘴提升管进料段内油剂混合和流动特性发现,双层喷嘴结构对提升管进料区气固流动的影响较大,尤其对于主喷嘴向上的传统进料结构,副喷嘴射流能加快气固两相达到均匀稳定。副喷嘴射流会加剧进料区副喷嘴以上高度处固含率分布的不均匀程度。当主喷嘴向下时,单层喷嘴down结构具有较小的平均停留时间和停留时间分布的离散程度,当主喷嘴向上时,双层喷嘴up-up结构的平均停留时间和离散程度最小,表明两种结构能使油剂在较短的接触时间内实现强混合,同时抑制目标产品继续裂解,降低生焦量。