流化焦化反应器内新型焦粉分配器的结构优化

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:xingxing123789
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灵活焦化是替代延迟焦化的理想工艺,是非常重要的重质油轻质化手段。为打破国际公司垄断,中国石油大学(北京)提出了一种新型流化焦化反应器,焦粉分配器是其中的关键部分。本文利用Gambit软件建模,Fluent软件进行CFD模拟计算,考察焦粉分配器的分配效果。与实验装置数据进行对比发现,在结构网格尺寸为10 mm、时间步长为0.001 s时,建立的模型可准确预测反应器内的颗粒分布情况,且占用的计算资源较少。将焦粉分配器分为A、B、C、D、E共5类,分别考察了反应器稀相固含率分布、速度分布以及径向不均匀指数,并对焦粉分配器进行了优选。针对冷态实验反应器装置,分别模拟了A、B、C三种焦粉分配器结构内部流动情况。结果表明A型分配器由于悬臂距离壁面距离小,颗粒出口速度大,易冲击至反应器壁面,并到变径段以下的区域时才有较好的分布;B型分配器扩大了原始结构悬臂出口面积使颗粒出口速度减小,稀相中心浓度有所增加,有利于颗粒的分布;C型分配器减小悬臂长度,颗粒出口速度也会减小,对稀相中颗粒分布效果影响较小,变径段以下不均匀指数下降,分布效果有所改善。但总体而言,大部分颗粒冲击到壁面上并沿壁面下落,稀相中心区域颗粒浓度较低,未能实现颗粒在截面上的均匀分布。针对工业流化焦化反应器进一步提出了优化结构的D型分配器,在焦粉分配器底面设置底孔提高了稀相中心区域的颗粒浓度,但仍会有大量颗粒冲击壁面;在D型的基础上进一步调整侧口与底孔的距离分别为100 mm、200 mm和300 mm,形成了E型分配器,发现距离为100 mm时,侧口所出颗粒流量最大,颗粒流速最小,分布效果最好。考察了颗粒循环量对优选分配器分配效果的影响,发现颗粒循环量越小,颗粒由底孔所出颗粒在反应区内扩散区域越大,径向不均匀指数越小,分布效果越好。
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