PGFM工艺双路循环流化床反应器内气固流动特性研究

发布时间：2020-08-17 16:38

【摘要】：为从非石油路线缓解我国丙烯市场供需矛盾,同时满足清洁汽油环保要求,本课题组开发了PGFM(甲醇制丙烯联产清洁汽油)工艺。由于该工艺所使用的ZSM-11催化剂具有优良的抗结焦性能,加之其对积碳不敏感,需开发出一种配套的双路循环流化床反应器来实现该过程的连续反应-再生。双路循环流化床运行机制如下,一方面,大量待生剂经副循环回路直接引至提升管底部,在循环过程中持续进行催化反应和发生焦炭沉积,另一方面,满足烧焦要求的少量待生剂经主循环回路引入再生器,实现再生循环。本论文的研究工作在实验室现有的冷态模拟循环流化床装置上开展。首先对该装置进行改建,使其能够满足主、副两路颗粒的循环流动要求。副循环立管内颗粒的稳定流动是双路循环平稳运转的前提,研究发现,松动气体的引入能够消除立管的振动,调节立管内的流态,但松动气量要适当,而本装置在0.15 m3/h为最佳,气量过小或过大均不利于颗粒循环量的稳定,立管内颗粒应维持在近密相流化状态下操作,如此能够为副循环流动提供充足的推动力。在两路循环能够稳定运行的基础上,对两路循环的调节规律和相互作用机制进行了探索。研究表明,主、副两路循环受到系统压力平衡限制,并非独立可调,二者存在明显的相互抑制关系,一路颗粒循环量的增加将导致另一路的减小。表观气速和沉降器底部流化风量均是调节两路颗粒循环量的有效手段,主、副颗粒循环量均随表观气速的增大而增大,沉降器底部流化风量则能辅助调节两路颗粒循环量的比例;在操作范围内,主、副两路循环的下料阀压降沿颗粒流动方向均为正值,消除了系统发生“窜气”的可能,能够维持整个循环系统的正常运转。对单、双侧下料形式下提升管内的流动特性进行了研究,并定义了气固两相接触效率。结果表明,单、双侧下料结构差异的影响主要体现在颗粒浓度的径向分布均匀度和颗粒浓度分布的轴对称性上,主、副两路颗粒循环量越接近1:1,颗粒浓度径向分布越均匀,轴对称性越好,气固两相接触效率越高。表观气速和总颗粒循环速率的增加均有利于提高颗粒浓度分布的轴对称性。表观气速增大,气固接触效率降低;总颗粒循环速率增加,气固接触效率增大。
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ051.13;TQ221.212;TE626.21
【图文】：

径向分布,气固流态化,表观气速,流型

反应器床层依次经历固定床，鼓泡床和湍动床，传统流化床。固定床内的颗粒呈紧密堆积状态，气体从颗粒出现气泡相，气泡携带颗粒上升至床层表面并随后破裂，部上形成稀相空间，稀密两相具有明显的分界面；若流化床高程中会不断聚并，形成气栓，床层则出现节涌流化现象；湍动减小，聚并和破碎频率大增，同时稀密两相界面变得模糊不下继续增大气速，颗粒将不断的被气流夹带离开床层，需要底部以维持操作，此时流化床称为快速流化床，再继续提高状态。快速流化床内稀密两相分界面消失，颗粒密度沿床层呈中心稀，边壁浓分布，大量颗粒聚集在边壁区域并向下滑构；气力输送状态下，颗粒密度径向分布趋于均匀，边壁颗度明显降低。

提升管,表观气速,压降

压头不足或者提升管与伴床或立管压力不平衡导致的致的不稳定流动现象比较容易避免，可通过改进设备相对气源导致的噎塞现象而言，提升管与伴床或下料立著。在稳定运行情况下，整个系统压力处于平衡状态有一定的限度的。图 1-4 为提升管和伴床压降随表观量下提升管压降随表观气速的变化关系，虚线为伴床够提供的压降，B 点则为该系统所能调节的临界点，若伴床和颗粒循环控制设备所能提供的推动力将难以支粒将发生塌落，造成不稳定现象。对于立管下料来说点有较大的影响，储量越大，临界气速越低。另外， feeder）代替立管进料可显著避免这种不稳定现象，然型工业装置。

示意图,光纤探头,标定装置,标定曲线

图 2-3 光纤探头标定装置示意图Schematic diagram of fiber optical probe calibration d0 1 2 3 4 50.00.10.20.30.40.50.60.7solidsvolumeconcentration, s(-)Voltage (V)Fitted Curve Equation： s=0.05504e(U/1.76965)-0.05468R2=0.992图 2-4 PC-6 型光纤探头颗粒浓度标定曲线

【引证文献】