沉降器是催化裂化工艺重要组成部分,主要用于快速分离油气产物中的待生催化剂,控制油浆固含量。随着原料油重质化程度加深,油气在运行过程中重组分容易在设备壁面冷凝粘附生焦,结焦严重时焦块甚至堵塞管道,阻碍工艺稳定运行。为深入了解结焦形成条件,减少和抑制沉降器中的结焦,本文以计算流体力学(CFD)为研究手段,详细分析了不同连接结构下沉降器内部油气流动特性、停留时间和旋风分离系统气固分离效率。分析的结果能较好的与实际流动规律符合,增加了模拟的准确度。研究结果表明:敞口式沉降器粗旋出口油气直接进入沉降器空间,经过较长距离才进入顶旋,因此提升管出口油气停留时间较长。粗旋顶旋连接高度H=562mm时,粗旋出口的油气能够较快排出沉降器,平均停留时间为15.82s。并且该结构一级分离效率比较低,浓度较高的催化剂颗粒有利于减轻沉降器空间和顶旋排气管外壁的结焦现象。软连接式沉降器粗旋出口油气绝大部分直接进入顶旋,少部分油气通过连接间隙扩散至沉降器内。油气在连接间隙处形成多个小涡旋,因此容易在顶旋入口结焦。提升管出口油气能够快速导出,平均停留时间小于4s。汽提段油气停留时间非常长,L=180mm时,平均停留时间为147.11s,因此汽提段油气极易在温度较低的设备壁面生焦,考虑装置运行的稳定性,应该改进这部分油气的导出方式。综合考虑停留时间和压降波动的影响,粗旋顶旋连接距离不宜太短,选用L=180mm的结构较为适宜。并且相同操作条件下,软连接式沉降器分离效率略低于敞口式沉降器。全封闭直连式沉降器(防结焦沉降器)将汽提段油气限制在密封盖板以下的空间,靠油气集合管将汽提段油气导出。该结构在保证提升管出口油气快速导出的同时,大大缩减了汽提段油气的停留时间。随着集合管直径的减小,油气能够更快的排出,集合管直径为780mm时,汽提升管出口和提段油气平均停留时间分别为2.51s和46.24s,有效减小结焦几率。但是该新型结构复杂,压降较大,分离效率略低于常规结构。