导向挡板布置方式与结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响

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1、导向挡板布置方式与结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响导向挡板布置方式与结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响导向挡板布置方式与结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响导向挡板布置方式与结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响导向挡板布置方式与结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响导向挡板布置方式与结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响导向挡板布置方式与结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响导向挡板布置方式与结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响导向挡板布置方式与结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响导向挡板布置方式与结构参数对细颗

2、粒湍动流化床流动特性的影响导向挡板布置方式与结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响导向挡板布置方式与结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响导向挡板布置方式与结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响导向挡板布置方式与结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响导向挡板布置方式与结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响导向挡板布置方式与结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响导向挡板布置方式与结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响2007年7月石油炼制与化工PETROLEUMPROCESSINGANDPETROCHEMICALS第38卷第7期导向挡板

3、布置方式与结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响张永民,卢春喜,时铭显(中国石油大学重质油加工国家重点实验室,北京102249)摘要在大型二维流化床冷模装置上研究导向挡板布置方式和结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响.结果表明,挡板的加入对气泡产生破碎作用,同时对颗粒的轴向返混产生抑制作用,不同的挡板布置方式和结构参数对流动特性的影响程度不同.挡板设置在床层中部对气泡的破碎效果最佳;挡板层数的增加有助于强化对气泡的破碎效果,同时还可增强对颗粒轴向返混的抑制作用;较小的叶片间距有助于破碎气泡,也有助于抑制颗粒轴向返混;较小的叶片倾角有助于抑制颗

4、粒轴向返昆,但对气泡破碎的影响不大.关键词:导向挡板流化床结构参数流体流动1前言在流化床反应器中,由于气泡的存在使气体形成短路,造成气固相接触不均;另一方面,由气泡引起的固体颗粒返混造成颗粒在反应器内的停留时间不均匀,使反应转化率降低,产品选择性变差.为了减缓因气泡所造成的负面效应,在流化床内添加内构件是人们常采用的一种行之有效的方法.目前常用的内构件有水平构件,垂直构件和固体填料三种类型.水平构件的常见形式有挡网,单旋或多旋导向挡板等;垂直构件最一般的形式是垂直管束;固体填料是一种与填料塔规整填料结构相似的内构件.在上述内构件中,导向挡板在我国应

5、用较多,目前已经成功应用于丁烯氧化脱氢,萘氧化制苯酐等装置口].近年来,随着流态化技术的不断发展,内构件应用的范围也在不断延伸,除了在传统的化工领域,人们也积极尝试在使用流化床反应器的其它工业领域通过合理添加内构件的方式来强化生产过程,提高生产效率.张永民等将导向挡板作为催化裂化汽提器的内构件,在直径186mm的冷态模拟试验装置中发现,带有导向挡板汽提器的汽提效率明显高于传统的盘环形挡板汽提器.另外,在传统的催化裂化床层再生器中添加适当的内构件,还可以强化气固相接触,改善催化剂的停留时间分布,从而达到提高烧焦效率和增加再生催化剂活性的目的[3].但

6、催化裂化的再生过程通常是在气速较高的湍动流化床中进行,其流动特性与传统的鼓泡流化床有很大差别,因此内构件在其中的使用方式与传统鼓泡床反应器有很大的不同.本研究通过研究导向挡板设置方式和结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响,以探讨导向挡板在细颗粒湍动流化床中应用的可行性.2实验2.1试验装置为了更加直观地观察气固两相在流化床中的运动规律,试验装置采用二维床结构,装置结构示意见图1.流化床所需的流化介质为空气,由1台罗茨鼓风机提供.来自风机的空气首先进人到气体缓冲罐中,再经过转子流量计定量输送到流化床中.进人流化床气体的分配由1个板式分布器完成,为

7、了保证气体分配的均匀性,分布器下方设置1个气体预混器气体进入流化床层后,会携带一部分颗粒到床层外,为保证整个床层内颗粒质量和粒径分布的一致性,设置两级PV型旋风分离器来捕集这部分颗粒,并同时将其返回到密相床层中去.两级旋风分离器的总捕集效率在99.99以上,可以保证在试验过程中床层内颗粒的质量和粒收稿日期:2006—11-21;修改稿收到日期:2007—0卜06.作者简介:张永民(1978～),男,中国石油大学(北京)在读博士生,主要从事催化裂化工艺与工程的研究工作基金项目:国家自然科学基金重大项目(20490200);国家杰出青年科学基金(205

8、25621).第7期张永民等.导向挡板布置方式与结构参数对细颗粒湍动流化床流动特性的影响61径分布基本不变.剩余的旋风分离