管型结构对提升管流动特性影响.pdf

第 2 卷 第 6 期 过 程 工 程 学 报 Vol.2 No.6 2 0 0 2 年 12 月 The Chinese Journal of Process Engineering Dec. 2 002 管型结构对提升管流动特性的影响 1 1 2 1 陈志伟 ， 罗保林 ， 冯 伟 ， 任天瑞 (1. 中国科学院过程工程研究所，北京100080；2. 中国石油化工洛阳石化工程公司，洛阳 473005) 摘 要：采用边壁补气模拟重油催化裂化提升管反应装置中气体的膨胀行为，通过比较直管型提 升管和锥型提升管中的气– 固流动行为，研究了锥形提升管结构对油气膨胀所带来的流动特征变化 的适应与改善. 实验结果表明，相对于直管型提升管，锥型提升管对流化气量的变化有较好的适 应能力，且能有效地改善床层内的颗粒速度、空隙率的径向分布以及压力的轴向分布. 关键词：循环流化床；提升管；结构；流动特征 中图分类号：TQ051.1+3 文献标识码：A 文章编号：1009–606X(2002)06–0485–06 1 前 言 提升管中的气、固两相流动，由于影响因素多，流动规律相当复杂. 提升管反应器中气、固 两相局部和整体流动结构的不均匀性，直接影响到了循环流化的质量. 尤其在重油催化裂化反应 装置中，由于油气的受热膨胀和裂化反应所造成的气体体积增加，对流体的流动行为产生了很大 的影响，使得反应器中的流动行为更为复杂. 对于提升管反应器的改造，大部分都集中于气固相 [1–5] [6,7] [8] 出口和入口 、以及内构件 的研究上. 在提升管形状的改变上，Schut 等 研究了锥度较大的扩 大段中气固两相的流动行为，认为颗粒是沿着扩散型的流线运动的，同时将产生大量的返混. 本 文研究锥度较小、高度较高的倒锥型提升管扩大段中的流体流动行为，并与直管相比较，以考察 提升管结构对流化气体体积改变所带来的流动特征的变化的适应与改善. 2 实验装置 实验装置如图1 所示. 装置由有机玻璃制成，总高4500 mm. 分别采用直管和锥型提升管进行 实验，直管内径100 mm ，锥型管扩大段高度 1000 mm ，最大内径150 mm ，最小内径与直管相同， 上端缩小段高度200 mm. 预提升器内径100 mm ，内输送管内径68 mm ，高度50 mm ，预提升蒸 o 汽入口管内径30 mm ，与内输送管之间的距离200 mm ，喷嘴内径12 mm ，入射角度30 . 本工作对于提升管结构的改变主要体现在补气装置和锥型提升管. 实验中采用两个补气装 置，其中预提升补气装置以及预提升器采用 LIU 等[1] 的研究成果，该补气装置用以遏制喷嘴区域 颗粒的 “贴壁效应”，并防止颗粒在喷嘴下方内输送管外堆积；而在提升管内使用沿边壁环隙的提 升管补气装置来模拟气体在生产装置中的膨胀行为. 两种补气方式基本相同，气体首先进入补气 装置的气包，通过均匀分布于管壁上的直径10 mm 的8 个小孔进入喷嘴区域或提升管；进入的气 体由于内输送管的阻挡，由环隙沿管壁向上进入喷嘴区域或提升管. 补气量以内管和环隙的表观 气速相等为原则. 3 3 实验固体物料采用FCC 催化剂颗粒，密度2.68×10 kg/m ，平均粒径5.29 µm ；气体采用空气， 3 –8 . 密度1.168 kg/m ，粘度1.808×10 Pa s. 收稿日期：2002–04–02, 修回日期：2002–10–09 作者简介：陈志伟(1976–)，男，江苏省扬中市人，硕士研究