催化裂化提升管进料区双层喷嘴进料下两相流动特性的模拟研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:qq310474070
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催化裂化提升管进料区内存在的油剂接触时间长、混合不均匀以及边壁油气返混易结焦等问题,易导致油剂接触效率降低和出口目标产品(如汽油、柴油和丙烯)的收率降低。为了改善催化裂化工艺的产品分布,本文提出了一种双层喷嘴提升管进料方案,即在原有喷嘴层下方加设2个对称的“副喷嘴”——此类双层喷嘴提升管内气固流动和分布特性尚未见相关报道。论文采用欧拉-欧拉方法模拟提升管内气固两相的流动特点,气固相间曳力采用EMMS曳力模型。通过与实验数据进行比较,确定了适宜的网格尺寸、时间步长和颗粒与壁面间镜面反射系数。模拟结果与实验数据吻合较好,表明该模型适用于模拟提升管内气固两相流动。在双层喷嘴提升管内,固定主副喷嘴间距为0.5 m,改变主副喷嘴进料方向,形成了4种组合结构,即下-下结构、下-上结构、上-下结构和上-上结构。通过比较双层喷嘴与单层喷嘴提升管进料段内气固混合和流动特性发现,双层喷嘴结构会加剧进料区副喷嘴以上高度处固含率分布的不均匀程度。对于主喷嘴向上的双层喷嘴结构,副喷嘴射流能加快气固两相达到均匀稳定。对于主喷嘴向下的结构,向下的副喷嘴射流能够减少主副喷嘴间气固两相的边壁返混,而向上的副喷嘴射流会加剧该位置进料相和颗粒相的回流。当主喷嘴向下时,单层向下喷嘴结构具有较小的平均停留时间和停留时间分布的离散程度,当主喷嘴向上时,双层喷嘴上-上结构的平均停留时间和离散程度最小,表明该两种结构能够使油剂在较短的接触时间内实现强混合,同时抑制目标产品继续裂解,提高目标产品的产量,降低生焦量。针对双层喷嘴提升管,本文考察了不同主副喷嘴间距对主喷嘴向下和向上提升管内气固流动的影响,比较了颗粒浓度、匹配比和固相不均匀指数分布,分别确定了4种双层喷嘴结构对应的最佳喷嘴间距。在最佳间距的基础上,综合比较了主喷嘴向下和向上时单双层的气固流动混合状态,确定了主喷嘴向下和向上时双层喷嘴提升管的最佳进料方案,分别为主副喷嘴间距为0.25m的下-上结构和主副喷嘴间距为-0.25 m的上-下结构。
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