引入式荷电促进催化剂颗粒团聚过程研究

• 作 者: 邴栋
• 出 处: 山东大学
• 发表日期: 2020年11期
• 关键词: 细颗粒物 引入式荷电 电荷浓度测量 电荷浓度 团聚

随着我国炼油工业的快速发展,其催化裂化工艺中的粉尘排放对环境造成的污染不容忽视。炼油厂催化裂化工艺中产生的粉尘,主要来自催化剂的损耗,特别是再生烟气携带的催化剂细颗粒,采用传统的高温旋风除尘器难以有效脱除,迫切需要研发新技术提高其脱除效率。本文综合高温旋风除尘技术与高温静电除尘技术各自的特点,提出引入式荷电协同旋风分离增强催化剂颗粒脱除的多场协同脱除技术,并通过搭建引入式荷电促进催化剂颗粒团聚系统,对本技术中涉及的电荷产生、电荷输运、电荷促进细颗粒团聚等进行了研究,主要研究内容及结论如下:首先,设计了引入式荷电促进催化剂颗粒团聚的试验系统,并采用Fluent进行了详细的流场分布模拟,通过优化电荷引入方式以及均流器的参数,实现流场和电荷的均匀分布;然后,对影响引入式电荷发生器电荷浓度特性的因素进行了研究,结果表明,对产生的电荷浓度影响较大的是电场强度和气体流速,随着电场强度的增加,电荷浓度增加:随着气体流速的增加,电荷浓度降低;在气体流速为200cm/s,电场强度为25kV/cm的条件下,电荷浓度可以达到2.23×109/cm3。可以产生较高电荷浓度的引入式电荷发生器结构为:布置4放电通道,单通道电晕极线间距30mm,单通道布置4芒刺放电极,异极距为15mm。再次,对影响引入式电荷输运的变量进行了研究,结果表明,引入段流量不宜过大,合适的引入段流量与主烟道流量比值控制在6%左右,相应主烟道后端电荷浓度可以达到4.5×108/cm3,比现有静电除尘器的电荷浓度高出1-2个量级,为催化剂颗粒物的团聚提供了很好的条件。最后,不同条件下引入式荷电对催化剂颗粒的团聚研究表明,在一定的引入电荷浓度下,存在着催化剂颗粒平均荷电量的最大值。尽管催化剂颗粒浓度增加导致颗粒物之间碰撞几率增加,但是催化剂颗粒数浓度的增加会导致平均每个颗粒的荷电量减少,进而导致颗粒团聚效果降低,使得团聚效果下降。在引入段流量为与主烟道流量比值控制在6%左右,烟道内颗粒物浓度为100mg/m3时PM10的团聚效率较好,为44.04%。上述研究结论对于催化裂化装置再生烟气粉尘中催化剂颗粒的脱除提供了基础数据和理论支持,对于催化剂细颗粒高效脱除具有重要的研究意义和实用价值。