流化催化裂化沉降器内油气流动规律.pdfVIP

第 25卷第 2期 化学反应工程与工艺 VOl25．NO2 2009年 4月 ChemicalReactionEngineeringandTechnology Apr．2009 文章编号：1001--7631 (2009)O2一Ol04一O5 流化催化裂化沉降器 内油气的流动规律 王江云 毛 羽 王 娟 (中国石油大学 (北京)重质油加工 国家重点实验室 ，北京 102249) 摘要： 采用Reynolds应力输运模型对一种催化裂化沉降器 内的油气流动状况进行了全尺寸的数值模拟。 在计算过程中未对沉降器的复杂结构进行简化，所建立的几何模型包括沉降器 内部区域和两级旋风分离系 统 内部区域的全部流动空间。计算结果表 明：粗旋分离器排气管出口的油气呈旋转射流状态喷出，弥漫于 庞大 的沉降器空间，流动缓慢 ，经历了较长 的停留时间后才能进入顶旋分离器 ；大量油气在高温下长时间 的停 留将导致沉降器 内大量结焦 ，对催化裂化的安全长周期运行造成隐患 。 关键词 ： 流化催化 裂化 ；沉降器 ；旋风分离器 ；流动模型 ；数值 模拟 ；停 留时 间分布 中图分类号 ： TE624．4 TQOS2 文献标识码；A 沉降器是催化裂化反应一再生系统的重要组成部分，其主要作用是将反应油气与催化剂分离，并 将待生催化剂导人再生器进行烧焦再生，油气经油气管线进入分馏塔进行组分切割。 “气 固高效快速 分离、分离后油气快速引出与催化剂的高效汽提”是对沉降器性能的要求 ，也是缩短高温油气在沉降 器空间内的停留时间，防止反应物的过度裂化，进而减少结焦的有效措施Ll。]。随着原油的重质化和 劣质化，催化裂化装置沉降器内的结焦问题 日益严重[3“]，已引起 国内外研究者的重视 ，但由于沉降 器结构的复杂性和实验观察手段有限，对其 内部的油气分布、停留时间及催化剂的分布情况知之甚 少 。通过数值模拟方法 ，求解湍流流动的控制方程组，可以给出沉降器 内各种场量的细节情况[5卅]， 为优化设计提供帮助。本工作对流化催化裂化 (FCC)沉降器内粗旋与顶旋开放式连接时油气的流动 过程进行了模拟研究。在未对沉降器及其内构件作任何简化 的条件下，采用 Fluent计算软件 ，通过 对计算区域的合理剖分 ，建立了沉降器区域的全尺寸结构化计算网格 ，并进行了数值模拟计算，得到 了沉降器所有空间内的油气流动细节情况，为沉降器的结构改进和优化设计提供理论依据。 1 几何模型的建立和网格划分 图l(a)为国内某炼油厂1．4Mt／a催化装置 的沉降器结构，高21m，直径 7m。该沉降器采 用一级旋风分离器 (粗旋 2个)加二级旋风分离 器 (顶旋4个)的分离系统，两级旋风分离器在 沉降器空间内开放式连接，沉降器底部为汽提 段 。粗旋内径 1600mm，旋风分离器人 口截面 比为5．8，旋风分离器升气管直径为 800mm；顶 旋内径 l200mm，人 口截面 比为6．8，升气管直 图1FCC沉降器结构及其网格划分 径为 650mm；粗旋排气管出口距顶旋人 口中心 Fig．1StructureandgridgenerationofFCCdisengager 线2190mm。图 l (b)为沉降器的网格划分， (a)structureofdisengager (b)gridgenerationofdisengager 收稿 日期 ：2008—11—10；修订 日期：2009—04一Ol 作者简介 ：王江云 (1977--)，男 ，博士研究生 ；毛 羽 (1955一)．男，教授-博士生导师 ·通讯联系人 。E-mail：maoyu(~culxedLLcn 基金项 目：国家重点基础研究发展规划 “973”项 目资助 (2oo4cB2178o3) 第 25卷第 2期 王江云等．流化催化裂化沉 降器 内油气的流动规律 105 由于这些空间区域的油气流动互相密切关联 ，只有同时计算才能反映油气在整个沉降器