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在催化裂化再生器中添加导向挡板可以提高再生器的性能,要将该想法真正运用到工业催化裂化再生器再生过程强化中,需对其中的气固两相微观和宏观流体力学特性、混合机理等基础理论进行深入研究。本文采用CFD的方法,对带导向挡板的湍动流化床内气固两相流动状况进行模拟研究,剖析导向挡板的作用机理,并且对导向挡板的结构参数进行优化研究。
首先,针对FCC颗粒湍动流化床的流动特点,在双流体模型的基础上,运用颗粒动力学理论,并考虑了颗粒团聚效应,采用分段曳力模型,建立FCC颗粒湍动流化床气固两相流动模型。
然后,对宽500mm高6000mm的二维湍动流化床中进行模拟,对比分析了无挡板自由床和一层挡板床内气固流动行为和颗粒返混特性,结果表明,挡板的加入,使得床层压力脉动下降,气泡平均直径减小,颗粒的返混比降低,挡板起到了破碎气泡和抑制颗粒返混的作用。
最后,考察了挡板结构参数(挡板高度、挡板层数、叶片间距和叶片倾角)对湍动床内气固流动特性及颗粒返混的影响,优化的挡板结构为三层非等距导向挡板,三层挡板高度分别为H=660mm、800mm和1200mm,叶片间距d=30mm,叶片倾角θ=45°。该结构下,床层压力脉动最小,挡板对气泡的破碎作用以及颗粒返混的抑制作用最强。