论文部分内容阅读
循环湍动流化床具有高颗粒浓度、低气固返混、轴径向分布均匀的气固流动特征,是发展重油高密度催化裂化一种较佳的反应器形式。与传统高密度循环流化床相比,循环湍动流化床具有特殊的构型和操作,其提升管采取下部小直径段与上部大直径段串联,串联区域设置二次补气设备;在操作中,两段分别调控,在下部小直径段采取低表观气速,在大直径段采取高表观气速,进而在小直径段构建了循环湍动流态化流型的浓相区,该区域主要为气固高效接触和反应提供适宜环境,在大直径段构建了快速流态化(或气力输送)流型的稀相区,该区域主要用于实现高颗粒循环强度操作及气固两相的快速引出。以往研究者对于浓相的循环湍动流态化区域气固流动特性进行了较多研究,但在高密度流动状态下,变径串联组合提升管浓相区是否还存在其它流型、其与循环湍动流态化流型如何转变、是否存在操作域下限,稀相区流动特性如何,二次补气分别对浓相区和稀相区有何影响等,这些问题却并未见详细报道。因此,本文基于上述问题进行了详细的实验研究与分析,以期进一步为变径串联组合提升管的工业设计、结构优化、操作调控等提供借鉴和指导。结果表明,变径串联组合提升管存在明显的浓相与稀相分区流动特征,在颗粒循环强度G_s<200 kg/m~2·s的情况下,通过设置变径串联组合提升管的构型和操作,浓相区可以实现高密度流动状态,且低密度与高密度操作的转变点较等直径高密度循环流化床提前;当G_s/(ρ_g·U_g)<27时,浓相区为低密度的稀相输送或快速流态化状态,当G_s/(ρ_g·U_g)≥27后,浓相区进入高密度流动状态,对应局部时均颗粒速度和颗粒质量净流率均向上,其中,当G_s/(ρ_g·U_g)=27~50时,浓相区处于高密度循环流态化与循环湍动流态化两流型的过渡阶段,其局部流动特性上与循环湍动流化床相近,在截面平均及浓相区整体流动特性上与高密度循环流化床相近,当G_s/(ρ_g·U_g)>50后,浓相区进入循环湍动流态化操作状态;串联区二次补气对浓相区与稀相区气固流动特性均有影响,对浓相区气固流动的影响主要体现为约束效应,造成浓相区沿轴向的中部区域(如浓相区h=0.95 m)固含率增加、颗粒速度降低;对稀相区的影响主要体现为射流减速效应,造成稀相区底部(如h=3.10 m)存在固含率增加、颗粒速度降低的现象。