催化裂化装置沉降器内设有两级串联旋风分离器,即一级旋风分离器(也称粗旋)和二级旋风分离器(也称顶旋)。其中顶旋料腿下部通常设置翼阀,维持锁气排料的作用。但是在装置实际操作中,时常出现顶旋的料腿底部翼阀周围的空气反窜进入料腿的情况,即产生漏气现象,这降低了旋风分离器的分离效率,进而影响整个装置的正常运行。为此,本文从实验和CFD模拟两个角度研究了漏气对旋风分离器压降、流场等参数的影响。得出以下主要结论:实验以筒体直径300 mm的旋风分离器为模型,考察在不同入口气速和颗粒浓度条件下,漏气对旋风分离器压降的影响。实验结果表明,在纯气相下,旋风分离器的压降随漏气量的增大而减小,入口速度越低漏气对压降影响的程度越明显;在气固两相流下,压降随漏气的变化先降低后升高,最后又大幅度降低,入口气速越大,颗粒浓度对压降的影响越明显。漏气对各测点的压力脉动影响较大,随漏气量的增大,各测点压力波动幅度变大,尤其气固两相时的波动幅度更加明显。通过流体数值模拟软件FLUENT,采用雷诺应力湍流模型和离散相气固两相流模型,模拟了单个旋风分离器和多个并联旋风分离器的沉降器系统内压力、速度、浓度等随漏气量的变化规律。模拟结果表明,纯气相下,旋风分离器压降随漏气量的增大而减小,漏气导致旋风分离器内的旋流强度减弱,中心处压力升高,切向速度减小,其内外旋流不再对称分布;轴向速度中心上行流速度增大,下行流速度基本不变。沿旋风分离器轴向往下,漏气对切向速度分布和轴向速度分布的影响越明显。气固两相条件下,不漏气时,颗粒主要集中在边壁,中心区域几乎没有颗粒分布。漏气导致灰斗内的颗粒出现返混并上行进入锥段,静压随漏气增大不再对称分布,颗粒浓度越大,漏气对静压和切向速度的影响越大。对整个沉降器系统的模拟表明,当所有顶旋料腿下部全闭合时,粗旋和顶旋内呈明显的内外旋流状态,油气高速旋转,而外部沉降器空间流动缓慢。料腿外部的压力大于料腿内部的压力,形成负压差。当并联的三组顶旋料腿下部不同数量敞开时,漏气造成顶旋内部旋流紊乱,压力升高,且同一沉降器内闭合的顶旋也由于受到漏气的影响,内部压力有所升高。