導向擋板布置方式與結(jié)構(gòu)參數(shù)對細顆粒湍動流化床流動特性的影響

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2、粒湍動流化床流動特性的影響導向擋板布置方式與結(jié)構(gòu)參數(shù)對細顆粒湍動流化床流動特性的影響導向擋板布置方式與結(jié)構(gòu)參數(shù)對細顆粒湍動流化床流動特性的影響導向擋板布置方式與結(jié)構(gòu)參數(shù)對細顆粒湍動流化床流動特性的影響導向擋板布置方式與結(jié)構(gòu)參數(shù)對細顆粒湍動流化床流動特性的影響導向擋板布置方式與結(jié)構(gòu)參數(shù)對細顆粒湍動流化床流動特性的影響導向擋板布置方式與結(jié)構(gòu)參數(shù)對細顆粒湍動流化床流動特性的影響導向擋板布置方式與結(jié)構(gòu)參數(shù)對細顆粒湍動流化床流動特性的影響2007年7月石油煉制與化工PETROLEUMPROCESSINGANDPETROCHEMICALS第38卷第7期導向擋板

3、布置方式與結(jié)構(gòu)參數(shù)對細顆粒湍動流化床流動特性的影響張永民,盧春喜,時銘顯(中國石油大學重質(zhì)油加工國家重點實驗室,北京102249)摘要在大型二維流化床冷模裝置上研究導向擋板布置方式和結(jié)構(gòu)參數(shù)對細顆粒湍動流化床流動特性的影響.結(jié)果表明,擋板的加入對氣泡產(chǎn)生破碎作用,同時對顆粒的軸向返混產(chǎn)生抑制作用,不同的擋板布置方式和結(jié)構(gòu)參數(shù)對流動特性的影響程度不同.擋板設置在床層中部對氣泡的破碎效果最佳;擋板層數(shù)的增加有助于強化對氣泡的破碎效果,同時還可增強對顆粒軸向返混的抑制作用;較小的葉片間距有助于破碎氣泡,也有助于抑制顆粒軸向返混;較小的葉片傾角有助于抑制顆

4、粒軸向返昆,但對氣泡破碎的影響不大.關(guān)鍵詞:導向擋板流化床結(jié)構(gòu)參數(shù)流體流動1前言在流化床反應器中,由于氣泡的存在使氣體形成短路,造成氣固相接觸不均;另一方面,由氣泡引起的固體顆粒返混造成顆粒在反應器內(nèi)的停留時間不均勻,使反應轉(zhuǎn)化率降低,產(chǎn)品選擇性變差.為了減緩因氣泡所造成的負面效應,在流化床內(nèi)添加內(nèi)構(gòu)件是人們常采用的一種行之有效的方法.目前常用的內(nèi)構(gòu)件有水平構(gòu)件,垂直構(gòu)件和固體填料三種類型.水平構(gòu)件的常見形式有擋網(wǎng),單旋或多旋導向擋板等;垂直構(gòu)件最一般的形式是垂直管束;固體填料是一種與填料塔規(guī)整填料結(jié)構(gòu)相似的內(nèi)構(gòu)件.在上述內(nèi)構(gòu)件中,導向擋板在我國應

5、用較多,目前已經(jīng)成功應用于丁烯氧化脫氫,萘氧化制苯酐等裝置口].近年來,隨著流態(tài)化技術(shù)的不斷發(fā)展,內(nèi)構(gòu)件應用的范圍也在不斷延伸,除了在傳統(tǒng)的化工領(lǐng)域,人們也積極嘗試在使用流化床反應器的其它工業(yè)領(lǐng)域通過合理添加內(nèi)構(gòu)件的方式來強化生產(chǎn)過程,提高生產(chǎn)效率.張永民等將導向擋板作為催化裂化汽提器的內(nèi)構(gòu)件,在直徑186mm的冷態(tài)模擬試驗裝置中發(fā)現(xiàn),帶有導向擋板汽提器的汽提效率明顯高于傳統(tǒng)的盤環(huán)形擋板汽提器.另外,在傳統(tǒng)的催化裂化床層再生器中添加適當?shù)膬?nèi)構(gòu)件,還可以強化氣固相接觸,改善催化劑的停留時間分布,從而達到提高燒焦效率和增加再生催化劑活性的目的[3].但

6、催化裂化的再生過程通常是在氣速較高的湍動流化床中進行,其流動特性與傳統(tǒng)的鼓泡流化床有很大差別,因此內(nèi)構(gòu)件在其中的使用方式與傳統(tǒng)鼓泡床反應器有很大的不同.本研究通過研究導向擋板設置方式和結(jié)構(gòu)參數(shù)對細顆粒湍動流化床流動特性的影響,以探討導向擋板在細顆粒湍動流化床中應用的可行性.2實驗2.1試驗裝置為了更加直觀地觀察氣固兩相在流化床中的運動規(guī)律,試驗裝置采用二維床結(jié)構(gòu),裝置結(jié)構(gòu)示意見圖1.流化床所需的流化介質(zhì)為空氣,由1臺羅茨鼓風機提供.來自風機的空氣首先進人到氣體緩沖罐中,再經(jīng)過轉(zhuǎn)子流量計定量輸送到流化床中.進人流化床氣體的分配由1個板式分布器完成,為

7、了保證氣體分配的均勻性,分布器下方設置1個氣體預混器氣體進入流化床層后,會攜帶一部分顆粒到床層外,為保證整個床層內(nèi)顆粒質(zhì)量和粒徑分布的一致性,設置兩級PV型旋風分離器來捕集這部分顆粒,并同時將其返回到密相床層中去.兩級旋風分離器的總捕集效率在99.99以上,可以保證在試驗過程中床層內(nèi)顆粒的質(zhì)量和粒收稿日期:2006—11-21;修改稿收到日期:2007—0卜06.作者簡介:張永民(1978～),男,中國石油大學(北京)在讀博士生,主要從事催化裂化工藝與工程的研究工作基金項目:國家自然科學基金重大項目(20490200);國家杰出青年科學基金(205

8、25621).第7期張永民等.導向擋板布置方式與結(jié)構(gòu)參數(shù)對細顆粒湍動流化床流動特性的影響61徑分布基本不變.剩余的旋風分離