FCC环流汽提器气固流动传质规律的数值模拟

• 作 者: 石喆
• 机 构: 中国石油大学(北京)
• 出 处: 中国石油大学(北京)
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 催化裂化 环流汽提器 气固流动 汽提效率 数值模拟 传质规律

中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室开发了一种新型高效环流汽提器,为了对环流汽提器的放大及工业应用提供指导,需要对环流汽提器内气固两相流动特征,以及操作条件和结构参数对其气固流动行为的影响规律进行详细研究。为此,本文采用CFD方法对环流汽提器内的气固两相流动状况进行模拟研究,揭示其内部的流动特性,为环流汽提器的设计、优化和放大提供理论依据。　　
首先,针对FCC环流汽提器内气固流动特点,基于颗粒动力学理论的双流体模型,考虑颗粒团聚的影响,采用团聚颗粒直径修正Gidaspow曳力模型,建立FCC环流汽提器气固两相流动模型。　　
采用FCC环流汽提器气固两相流动模型对“流化与气固分离大型冷模工程研究试验装置”的环流汽提器内的气固两相流动进行数值模拟,得到了环流汽提器内整体流场特征和气固停留时间分布规律。通过对环流汽提器与空筒型和人字型汽提器内的流场特征进行对比分析发现,环流型汽提器具有较好的气固混合性能和操作弹性。　　
通过耦合气固两相动量方程、组分方程和相间传质关系,建立了FCC汽提器汽提过程的气固流动传质模型,并提出了相应的汽提效率计算方法。环流汽提器汽提过程的模拟结果表明,环流汽提器内的流动状况更接近平推流,其内部的返混情况比空筒型和人字型汽提器小,催化剂在汽提器内经过几次汽提后才离开,提高了汽提效率。　　
对影响环流汽提器流动状况的三个关键结构参数(高径比、环流挡板间距和内外径比值)进行了模拟优化,优化的结构参数为:L/R=2.78、h=0.125m、r/R=0.667,经过优化后的汽提器其汽提效率可达到97.17%。