流化床内树枝状气体分布器喷嘴的射流特性及射流影响区的压力脉动

发布时间：2020-10-23 20:56

　　 树枝状管式气体分布器是催化裂化装置再生器普遍使用的一种气体分布器。但这种分布器在实际运行过程中存在着气体分布不均匀、管子和喷嘴磨损、催化剂流化质量下降、催化剂再生效果差等一系列问题,严重影响了催化裂化装置的正常运行。气体分布器布气性能和磨损现象与喷嘴在密相床层中的射流特性密切相关。因此,开展树枝状气体分布器的喷嘴在密相床层中的射流特性,以及对射流影响区床层流态的影响研究,对分析气体分布器的布气性能和磨损机理,及对结构优化具有重要的指导意义。本研究在二维矩形床实验装置上,以FCC催化剂为颗粒,采用摄影考察法和压力传感器测量相结合的手段,考察了喷嘴的操作气速、喷嘴的安装角度、静床料高度及喷嘴伸出长度等因素对喷嘴的射流长度、喷嘴压降、喷嘴出口的压力脉动,以及射流影响区内压力脉动特性的影响规律。主要结论如下:喷嘴的射流长度随喷嘴出口气速和喷射角度的增大而变长。射流气体在向上翻转过程中,在气体分布器两分支管之间产生旋转涡流现象,旋转涡流的大小与喷嘴出口气速和安装角度有密切关系。实验现象表明旋转涡流是引起分支管外壁面产生磨损的直接原因。基于实验数据,建立了喷嘴射流长度的计算模型。喷嘴压降随喷嘴出口气速和喷嘴长度的增大而增大,建立了喷嘴压降的计算公式。不同喷射角度下喷嘴出口压力脉动主要影响因素为相邻喷嘴射流的冲击,次要影响因素为颗粒浓度。喷射角度为45°时,喷嘴出口压力脉动随静床高度和喷嘴伸出长度增大而增大。射流影响区床层压力随轴向高度、喷射角度增大而减小,随喷嘴出口气速、静床高度和喷嘴伸出长度增大而增大,由测点以上的物料量决定。喷射角度为0°和22.5°时,分支管间床层处于密相区,压力脉动由气泡运动引起;喷射角度为45°和67.5°时,分支管间床层处于射流影响区,压力脉动随轴向高度增大先增后减,随喷嘴出口气速、静床高度、喷嘴伸出长度增大而增大,由气流湍流度决定。引起喷嘴出口及床层射流影响区的压力脉动的主要来源是小颗粒团运动,次要来源是弥散颗粒运动。
【学位单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE96
【部分图文】：

图 1.2 流化床的不同流态化域Fig.1.2 Different Fluidized zones in Fluidized Beds（1）固定床：流化床中表观气速较小，上升气流不足以使固体颗粒悬浮，固体颗粒间隙较小，颗粒比较致密。（2）散式流化床：流化床中表观气速比固定床较大，固体颗粒均布在气流中，颗粒间隙增大，床层膨胀，致密程度减小，流化床床层表面平稳，床高增大，具有更加明显的流体性质。（3）鼓泡床：当流化床内的表观气速增加时，床层内逐渐分为两相：气体聚集相和颗粒乳化相。气体聚集相主要表现为气泡的形式，气泡在分布器区产生，在床层内逐渐上升，上升过程中气体增大，接近床层表面时，气泡开始破裂，并使部分颗粒进入床层表面以上形成稀相区。乳化相是指床层表面以下的悬浮在上升气流中的固体颗粒组成的密相床层。（4）湍动床：当流化床内表观气速继续增大，流化床中的气泡由于气流的增大稳定性降低，大气泡会迅速分解成小气泡，此时床层中均布着大量小气泡，颗

成流化床的主要部分，此外，还需要某些关键备，其中气体分布器是流化床中重要的部件。再生器的气体分布器起到均匀布气、使床层催空气均匀接触烧焦再生的功能。因此，气体分化剂颗粒的活性再生具有重要的作用。的主要要求是：一是把空气输送进入再生器内均匀，以此达到布气均匀、气体与颗粒接触充布器能够对装置以及催化剂颗粒发挥承重的效再生器能够平稳运行。因此气体分布器对于再是保证工业生产稳定运行的必须条件。和结构的不同，气体分布器被分为多种形式：充式分布器、多管分布器等多种结构，如图 1.3

图 1.4 短管式分布器Fig.1.4 Short tube distributor图 1.5 填充式分布器Fig.1.5 Filler distributor
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本文编号：2853532