循环流化床提升管反应器的放大问题.pdf

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1、第44卷第7期化工技术与开发V01．44No．72015年7月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryJu1．2015循环流化床提升管反应器的放大问题张坤(中国石油大连润滑油厂，辽宁大连116031)摘要：简要介绍了循环流化床提升管反应器流体动力学的复杂性，详细总结了循环流化床提升管反应器的放大效应，并讨论了循环流化床的放大方法和循环流化床的放大准则。最后，对循环流化床放大问题进行了展望。关键词：循环流化床；放大~0Itt(f类号：TQ051．13文献标识码：A文章

2、编号：1670-9905(2015)07—0039．03循环流化床技术肇始于2O世纪30年代，发展2循环流化床提升管反应器的放大效应至现在已经成为现代化学工程的关键技术之一，不提升管在轴向和径向上气固两相均是不均匀论在学术研究还是在工业实践上均取得了丰硕成的。就轴向而言，从上到下，提升管依次划分为上部果[1]，应用领域不断扩大[2】。目前，我国工业正处于稀相区、过渡区和底部密相区。就径向而言，从内到转型期，亟需调整产业结构，淘汰落后产能，实现节外，提升管依次划分为中心区、中间区和边壁区。不能减排和清洁生产

3、。在许多工业流程中，利用高效同的区域，气固两相的情况差别巨大。循环流态化节能的流化床反应器代替低效高能耗的回转窑、固气固流动规律包括局部流动结构及其规律、轴向流定床和移动床反应器恰逢其时日】。但是，由于气固动规律、径向流动规律和整体流动规律【8】。两相流体流动过程和颗粒一气体相互作用的复杂2．1轴向和径向固含率分布性，放大问题仍然是制约循环流化床技术工业应用的一个至关重要的挑战。放大问题的解决程度直接提升管尺寸会显著影响提升管反应器中的颗粒影响到循环流化床在工业过程能否成功应用。分布。对比直径不同的2根提

4、升管发现，提升管直径影响轴向和径向固含率分布和流动形态[9]。在相1循环流化床提升管反应器流体动力同的固体循环速率和气速条件下，提升管直径增加，学的复杂性在每一个轴向高度和每一个径向位置，固体浓度增循环流化床中存在气固两相流动，气体和固体加。在大直径提升管中，固体浓度径向分布斜率更均在轴向和径向分布不均，且两者存在相互作用，颗大，即颗粒浓度朝提升管边壁增加更急剧。对于2粒之间也可能发生团聚，底部密相区还存在固体颗根提升管，提升管中间的流动形态几乎是瞬时的，在粒的加速[4】。在轴向和径向会存在固体和颗粒的混

5、所有操作条件下，固体浓度保持在相对恒定的低值，合[5-61。实现循环流化床工业应用的前提是将实验意味着在底部段中心区域固体流动速度非常快。不室技术进行核实放大，这仍是工业技术应用的一个同直径提升管的中心区域区别不显著。在边壁区域，重大难题，就目前而言，完全利用数学模型进行放大流动速度相当缓慢并向下流动，近壁处固含率朝提是无法进行的，综合考虑实验、经验和数学模型是减升管顶部下降缓慢。而且，在大直径提升管中，固含少放大过程风险和不确定性的有效方法【_”。实验研率更高，但流动更慢。在大直径提升管中滑动气速究是建

6、立数学模型和进行数值模拟的基础。本文对更高。增加颗粒循环速率，和／或降低临界气速，在循环流化床提升管反应器放大问题的研究情况进行整个提升管长度范围内边壁区域的固含率增加。然了总结。而，增加临界气速使流动更快，同时也增大流动发展作者简介：张坤(1984一)，男，工学硕士，工程师，2008年毕业于中国石油大学(华东)化学工程专业。中国石油大连润滑油厂生产技术部工艺副主任，主要从事润滑油调合生产和化验分析管理工作收稿日期：2015．04．22化工技术与开发第44卷区域。在恒定气速条件下增加颗粒循环速率，流动的设

7、计过程亦即考虑循环流化床放大问题处理的变得相当缓慢。过程。2．2颗粒速度流化床的放大是一项难度很大的技术工作。装置规模对流化床反应器性能的影响主要取决于床提升管直径会对轴向和径向颗粒速度分布和高、床径、气速、气体分布板及内部构件。规模的放流动发展产生影响[1Ol0在所有径向位置上部区域大必然显著影响流化床内的传热、传质、流体流动比较低部分的颗粒速度更均匀，在所有径向位置中和化学反应，放大问题主要涉及催化剂性能、操作心区域比边壁区域颗粒速度快。在提升管中心区域条件和床层结构[131。(0．0

8、32)，颗粒速度保持高和相对恒定，目前，化工过程常用的放大方法有逐级经验放表明在提升管中心固体流动发展非常快，接着伴随大法、数学模型法、部分解析法、相似放大法、数量着固体通过提升管而逐渐接近边壁。在中间半径区放大法和比例放大法等【l。域(0．632