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本文采用数值模拟方法对催化裂化催化剂汽提过程气固两相流动与传质规律进行了模拟研究。
首先,在双流体模型基础上考虑颗粒团聚影响,提出了团聚修正曳力模型,建立了催化裂化催化剂汽提过程稠密气固两相流动模型。通过与文献气固曳力模型进行计算对比,验证了提出的团聚修正模型对汽提段内气固两相流动过程具有更好的预测性。
进一步采用已建立的稠密气固两相流动模型对“流化与气固分离大型冷模工程研究实验装置”的汽提段进行了数值模拟研究,考察了不同操作气速和不同汽提结构对汽提段内流动情况的影响。模拟结果表明,汽提器结构的改进能够加强气固接触,同时,随汽提表观气速的增加,床层密度减小,且床层密度径向呈现两边高中间低的分布。模拟结果与实验数据吻合较好,表明所建立的流动模型应用于实际汽提段的模拟计算是可靠的。
在此基础上,又通过耦合组分方程及相间传质关系,建立了催化裂化催化剂汽提过程流动与传质模型,并用于汽提效率的数值模拟分析,获得了汽提段内详细的流场和浓度场分布,模拟结果表明,汽提器床层氧气浓度在轴向上呈现明显的梯度分布,且随着汽提表观气速的增加,汽提效率增加。模拟结果与实验数据基本一致,表明本文建立的流动与传质模型的合理性,为汽提器的设计和操作条件的优化奠定了理论基础。