催化油浆可用于生产针状焦、炭黑、碳基材料等高附加值产品,还可作为沥青改性剂、强化剂、导热油等优质原料,具有极高的综合利用价值。但是,油浆中催化剂颗粒的存在制约了油浆的高值化利用,催化剂颗粒脱除成为油浆实现高值化利用的关键。目前,常用的FCCS脱固方法有重力沉降、过滤分离、旋流分离、离心分离和静电分离等。其中,静电分离方法具有分离性能好、处理量大、压降小等优点,在分离小粒径颗粒或低固相浓度的工况下具有一定的优势。目前国内外学者对用催化裂化油浆的静电脱固研究较少,特别是基于数值仿真的研究还鲜有报道。本文基于静电分离原理,设计并搭建了静电分离装置开展实验研究,利用COMSOL软件对装置的分离过程进行了模拟;通过数值仿真和实验相结合的手法,从宏观上研究静电分离器的分离效率,介观上研究装置内电场的分布特性和颗粒运动行为,为今后的工业化应用提供了理论依据。基于装置内部电场的数值仿真研究,发现在填料完全极化的情况下,改变电压不会影响电场的不均匀系数,但是在装置内同一位置处,电场强度及电场强度平方的散度的与电压呈正相关关系;大部分颗粒被吸附的位置在填料的接触点附近,但是有些填料之间的接触点并没有吸附颗粒,基于此现象提出了“有效接触点”模型,作为接触点能否达到吸附颗粒目的的判据。基于颗粒运动过程的数值仿真研究,发现随着颗粒距中心电极的径向距离增大,颗粒的轨迹会发生变化,颗粒受到的介电泳力会减弱,导致重力和曳力对颗粒运动的影响作用增强;通过求解颗粒运动方程得到了颗粒的速度表达式,进而建立了装置内任意位置处颗粒速度的定性表征方法,分析结果表明在介电泳力足够大的情况下,理论上颗粒可以被完全分离。基于实验与仿真相结合的方法,研究了结构参数对分离性能的影响规律,发现分离效率随着填料粒径的增大而降低;在六方最密堆积、面心立方堆积、体心立方堆积和普通立方堆积4种堆积方式中,面心立方堆积的分离效率最高,这是由于孔隙率和“有效接触点个数”等多种因素影响导致;在一定范围内,分离效率随着内电极直径的增大呈现出先减小后升高的趋势。本文研究成果对于静电分离器的结构优化和分离效率的提高具有一定的理论指导意义和工程应用价值。