气固环流反应器床层密度分布的研究.pdfVIP

解俊明等．气固环流反应器床层密度分布的研究 2013年9月 气固环流反应器床层密度分布的研究 解俊明，刘梦溪，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：采用光纤的测量方法，在连续操作的模式下，对一套连续进料的气固环流反应器的局部床层密度分布 进行了测量，得到床层局部密度沿轴向、径向的分布规律，并与间歇操作下的床层密度分布规律进行了对比。 研究发现：随着导流筒表观气速的增加，不同轴向截面处床层平均密度减小：与间歇操作相比，环隙区和导 流简进料影响区的床层密度有较大的变化：导流筒进料影响区时均密度沿径向分布具有相似性；连续操作时 导流筒区及气固分离区密度分布的不均匀指数大于间歇操作的。 关t调：环流反应■床层密度气一同两相流径向分布 中圈分类号：TQosl．11 文献标识码：A 环流反应器是一种高效的气一液、液．固或气一液．固多相反应器，被广泛应用于石油化工、冶金化工、 生物化工和环境化工等领域…。目前，对气．液和气．液．固多相反应器[21的研究和应用已经较为成熟， 国内一些学者将气液环流技术移植于气固体系，提出了气固环流反应器，开发出多种结构的气固环流 反应器【3’5】。气固环流反应器具有结构简单、气含率高、传质传热性能好、相间接触及混合性能好的优 剧61，已被应用于催化剂汽提器、取热器等催化裂化的关键设备上。目前，文献中关于气．固环流反应 器的报道主要集中于间歇操作模式下的流体力学特性的研究，尚未见到连续操作模式下的气．固环流反 应器流动特性的研究。解建平【J7】在间歇操作的环隙气升式气固环流反应器装置上考察了床层轴径向密 度分布的特点，推导了环隙区平均空隙率在层流区和湍流区随环隙区表观气速变化的理论模型。沈志 远【8】在介观尺度上考察了间歇操作的中心气升式气．固环流反应器的流体力学行为，在介观结构上将两 相流分为稀疏相和稠密相，使用统计的方法对两相固含率的概率密度分布进行了分析，得到了稀疏、 稠密两相的结构特性和相互作用程度随操作条件和空间位置的变化规律。本文在连续操作模式下考察 了气固环流反应器中局部床层密度沿轴向、径向的分布规律，为后续的颗粒混合实验提供基础数据。 1实验部分 1．1实验装置 实验装置如图1所示，由鼓风机l出来的空气经过缓冲罐2和气体分配器3，分四路进入实验装 置，一路作为环流反应器环隙区的流化风进入环隙区底部，一路作为环流反应器导流筒区的流化风进 入导流筒7的底部，一路作为提升管11的提升风进入提升管底部，一路作为伴床16的流化风进入伴 床底部。操作中导流筒区的表观气速大于环隙区的表观气速，环隙区的床层密度大于导流筒区的床层 密度，在环隙区底部与导流筒底部形成静压差，在静压差的作用下，固体颗粒在导流筒和环隙间循环 流动。伴床中的固体颗粒流经开孔锥形斜板9和下料管8，进入环流反应器导流筒的中部，经过多次 环流后经过下料斜管进入提升管底部。气．固混合物在提升管顶部进入旋风分离器12，分离出来的固 体颗粒经过料腿进入伴床的密相床层中。伴床中稀相夹带的颗粒经过导管进入一级旋风分离器13和二 级旋风分离器14进行分离，得到的气体进入布袋除尘器，分离出来的固体颗粒沿着旋风分离器料腿 15进入伴床。 156 中国颗粒学会《流态化专业委员会》第七届全国流态化会议 2013年9月 壁厚为3mm。整套实验装置，底座、锥体、环流床下面的两个筒节、导流筒和旋风分离器由碳钢制作， 其余部分均采用有机玻璃制作。 根据本实验环流反应器的结构特点及气．固流动特性，将环流反应器分为5个区域进行描述：(I) 区。 图1实验装置 Fig．1Experimentalsetup 1-Air tank；3-Gasdistributor；4_Air blower；2-Surge rotameter；5-Ringdistributor；6-Perforatedplatedistributor；