發(fā)布時間：2020-06-15 18:58

【摘要】：催化裂化作為煉油工業(yè)中重質(zhì)油輕質(zhì)化的核心工藝,一直為我國重質(zhì)原油的加工發(fā)揮著重要作用。當前催化裂化技術正趨于大劑油比操作工藝發(fā)展,因此高密度循環(huán)流化床提升管的基礎研究顯得十分迫切。為了充分認識高密度提升管內(nèi)顆粒流動及結構發(fā)展特性,本研究搭建了一套18 m工業(yè)提升管高度的綜合型循環(huán)流化床冷模實驗平臺,實現(xiàn)了表觀氣速5~9 m/s、顆粒循環(huán)速率100~600 kg/m~2s的高密度操作工況,分別采用壓力傳感器和光纖探針詳細研究了高密度循環(huán)流化床提升管內(nèi)顆粒流動結構發(fā)展特性。高密度操作下,提升管內(nèi)存在大量顆粒,其中G_s達到300 kg/m~2s時,顆粒濃度基本在10%以上。顆粒濃度沿提升管軸向先后呈現(xiàn)出分布板控制區(qū)、底部濃相區(qū)、過渡區(qū)、充分發(fā)展區(qū)及出口約束區(qū)的多段式分布。顆粒濃度在中心稀相區(qū)和邊壁濃相區(qū)沿軸向的發(fā)展具有不同步性,中心區(qū)域快速達到充分發(fā)展,并逐步向邊壁區(qū)域延伸。在邊壁區(qū)域內(nèi),顆粒濃度分布對操作條件更加敏感,G_s的增大或U_g的減小都會明顯減緩顆粒流動的發(fā)展,其中尤以顆粒循環(huán)速率G_s的影響程度更大。此外采用了顆粒濃度徑向不均勻指數(shù)量化表明,隨著顆粒循環(huán)速率的增大,顆粒濃度徑向不均勻指數(shù)增幅十分明顯,高密度條件下徑向不均勻程度增強,氣固兩相作用更為劇烈。通過對比顆粒濃度在不同高度提升管內(nèi)軸向分布發(fā)現(xiàn),更高的提升管給顆粒提供了足夠的空間使其順利發(fā)展,有利于顆�？焖龠M入充分發(fā)展狀態(tài),并且,相同操作工況下更高提升管內(nèi)的顆粒相更少,顆粒流動更為均勻。高密度條件下,需要足夠高的提升管才可以完整地觀察到顆粒流動結構的發(fā)展。高密度操作下,顆粒速度在軸向上表現(xiàn)出底部加速區(qū)和出口約束區(qū)的兩段式分布。相比于低密度條件,顆粒流動結構沿軸向發(fā)展速度緩慢,提升管出口效應嚴重,大大減緩了顆粒運動速度。表觀氣速的增大或顆粒循環(huán)速率的減小均使顆粒速度增加,其中在高密度操作時,顆粒速度隨U_g或G_s改變的幅度較小。提升管中心區(qū)域顆粒速度很大,顆粒在提升管10 m以下位置均已進入恒速區(qū)域,邊壁區(qū)域顆粒速度較小,難以進入恒速狀態(tài)。提升管內(nèi)顆粒速度和顆粒濃度在軸向分布上存在較強的相關性,具體表現(xiàn)為顆粒加速區(qū)與過渡區(qū)、恒速區(qū)與充分發(fā)展區(qū)在軸向位置上保持較好的對應關系。高密度與低密度下顆粒流動結構發(fā)展具有很大的區(qū)別,根本原因是由于兩種操作條件下氣固兩相作用力不同。本研究利用提升管內(nèi)的壓力信號,采用功率譜密度方法初步得到了不同操作條件下的氣固相互作用程度,高密度操作時功率譜能量高出低密度2個數(shù)量級以上,表明氣固兩相作用程度比低密度條件更為強烈。
【學位授予單位】：中國石油大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ051.13;TE65
【圖文】：

圖 1.1 氣固流態(tài)化流型Fig. 1.1 The types of gas-solid fluidization開始階段，進入床層的氣速很小，氣體流過顆粒間隙到達床層表面于靜止狀態(tài)，該類型的床層稱之為固定床；逐漸增加氣速，達到顆度時，床層仍然穩(wěn)定，無氣泡產(chǎn)生（對于 A 類），此時顆粒已經(jīng)開為散式流態(tài)化；當氣速繼續(xù)增大時，氣體開始以氣泡的形式通過床出現(xiàn)波動，此時床層稱為鼓泡床；當流化床的高徑比相對較大時，會導致床層內(nèi)的氣泡不斷長大直至接近流化床內(nèi)徑，形成一段氣柱烈的波動現(xiàn)象，此時床層類型為節(jié)涌床；繼續(xù)增大氣速，床層內(nèi)大床內(nèi)湍動現(xiàn)象明顯，床內(nèi)壓降呈現(xiàn)高頻低幅現(xiàn)象，將這種類型的流動床；在此基礎上繼續(xù)增大氣體流速，顆粒夾帶現(xiàn)象明顯增多，此內(nèi)顆粒被吹空，需要通過循環(huán)裝置回收帶出的顆粒，并不斷向床層，這種狀態(tài)即為快速流態(tài)化，也叫循環(huán)流態(tài)化；繼續(xù)增大氣速，床的顆粒停留，整個床層處于稀相狀態(tài)，顆粒濃度較小，并且在床層均勻，床層壓降穩(wěn)定，此時為氣力輸送現(xiàn)象。本課題主要研究快速

其中在稀相區(qū)中視為連續(xù)相，顆粒視為分散返混現(xiàn)象，有部分顆粒向下的分布在軸向上呈現(xiàn) S 型或及特點升管反應器、伴床、氣固分離環(huán)系統(tǒng)，氣固兩相在系統(tǒng)內(nèi)以或逆流運動。如圖 1.2 所示是

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本文編號：2714849