催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)流動與反應(yīng)耦合模擬.pdf

1、本論文首先根據(jù)實(shí)驗(yàn)室小冷模裝置(H=3.0m,D=0.012m)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(以空氣及FCC(RHZ-300)催化劑為流化介質(zhì),表觀氣速U。為2.95～3.44m/s,固體質(zhì)量通量G,為23～40kg/m2s)建立了一個可預(yù)測的CFB提升管數(shù)學(xué)模型。計(jì)算及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均表明:(a)在表觀氣速一定的情況下,軸向平均空隙率隨固體循環(huán)通量的增加而減小；(b)在固體循環(huán)通量一定的情況下,軸向平均空隙率隨表觀氣速的增大而增大；(c)在表觀氣速一定的情況

2、下,整個提升管壓降隨固體循環(huán)通量的增大而增大,尤其是提升管底部變化最為明顯。
　　 模型將CFB提升管軸向分兩段進(jìn)行建模:底部加速段-即從固體顆粒入口處到被加速到一個不變的上行速度段及充分發(fā)展段-即流動特性均不再隨提升管高度變化,從加速段結(jié)束處直到提升管出口段。模型假設(shè)提升管內(nèi)氣固兩相呈環(huán)-核流結(jié)構(gòu),模型的輸入?yún)?shù)包括提升管操作條件(如固體循環(huán)通量、表觀氣速)、提升管幾何尺寸和流化介質(zhì)的物理屬性。同時,該模型可以很容易地與反應(yīng)動

3、力學(xué)模型耦合進(jìn)行過程模擬。
　　 其次,為了適應(yīng)氣體體積膨脹的反應(yīng)過程,建立了變氣速循環(huán)流化床流體力學(xué)模型,并采用其特例定氣速實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明數(shù)學(xué)模型完全可靠。
　　 最后,采用該變氣速流體力學(xué)模型結(jié)合四集總反應(yīng)動力學(xué)模型建立了適合于FCC提升管的流動反應(yīng)耦合模型,在模擬的小提升管(H=3.0m,D=0.012m)中計(jì)算表明:(a)原料油VGO通過3m長的提升管的最終轉(zhuǎn)化率為93％。中間產(chǎn)物汽油在大約1m處就

4、達(dá)到了最大值(約57％),之后隨著二次反應(yīng)的深入而逐漸下降,最終出口收率43％左右。C1-C4氣體及焦炭則隨著反應(yīng)的加深而不斷上升,出口收率分別為約40％和10％。(b)顆粒與氣相兩相溫度分布規(guī)律:入口處,由于裂化反應(yīng)劇烈,大量吸熱,導(dǎo)致催化劑溫度迅速下降,油汽溫度迅速上升,大約在提升管高度的三分之一處,兩相溫度基本達(dá)到平衡。(c)催化劑顆粒在提升管底部有大量聚集,提升管上部空隙率很快達(dá)到一個定值。(d)從入口到出口,整個模擬提升管壓降