耦合流化床提升管内固含率径向分布及沿轴向的发展.pdfVIP

第 8 卷第 2 期 过 程 工 程 学 报 Vol.8 No.2 2008 年 4 月 The Chinese Journal of Process Engineering Apr. 2008 耦合流化床提升管内固含率径向分布及沿轴向的发展 王德武， 卢春喜 [中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室，北京 102249] 摘 要：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ε ε/ ε 沿轴向在 s s s H5.33 m 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. 关键词：耦合流化床；提升管；固含率径向分布；径向不均匀指数 中图分类号：TQ051.1; TQ052 文献标识码：A 文章编号：1009−606X(2008)02−0217−07 1 前 言 要对这类耦合反应器的流体力学特性进行深入研究. 但 迄今为止，已有的研究[5,6]主要集中在流化床区域，对于 提升管反应器具有高效的传递与输送性能，流化床 提升管出口影响的研究[7,8]主要集中于出口几何结构对 反应器可为反应时间较长的气固催化反应提供良好的 提升管内气固流动的影响，而对提升管出口端为密相流 反应环境，因此二者都得到了广泛的工业应用. 近年来， 化床层及其对提升管内气固流动的影响却鲜有报道. 将二者集成形成的耦合反应器也在工业装置上得到了 鉴于提升管是该耦合系统的重要组成部分之一，管 成功应用[1−3]. 我国成品汽油中催化裂化汽油占 80% 以 中的气固流动特性直接影响气固的换热和反应，进而影 上，烯烃含量高达 40%∼65%，远不能满足车用汽油的 响到整个系统的降烯烃效果，因此本研究在提升管与流 环保要求. 高金森等[4]通过对降烯烃过程动力学进行分 化床耦合反应器冷态实验装置上，主要考察了提升管内 析，得到了降烯烃反应需要低温、较长反应时间和良好 固含率的径向分布及沿轴向的发展，并分析了上部流化 的气固接触效率等条件，并开发了“催化裂化汽油