催化裂化反應再生系統(tǒng)流動與反應耦合模擬.pdf

1、本論文首先根據(jù)實驗室小冷模裝置(H=3.0m,D=0.012m)的實驗數(shù)據(jù)(以空氣及FCC(RHZ-300)催化劑為流化介質,表觀氣速U。為2.95～3.44m/s,固體質量通量G,為23～40kg/m2s)建立了一個可預測的CFB提升管數(shù)學模型。計算及實驗數(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?。?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,從加速段結束處直到提升管出口段。模型假設提升管內氣固兩相呈環(huán)-核流結構,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的物理屬性。同時,該模型可以很容易地與反應動

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

4、達到了最大值(約57％),之后隨著二次反應的深入而逐漸下降,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,由于裂化反應劇烈,大量吸熱,導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到一個定值。(d)從入口到出口,整個模擬提升管壓降