提升管反应器进料段研究分析期末论文.docVIP

湖南理工学院化学化工学院 化学反应工程（论文） 提升管反应器进料段发展研究分析 序 号: 学 号: 姓 名: 学 院: 化工学院 班 级: 10 制药 专 业: 制药工程 指导老师: 2012年12月26日 摘 要 提升管反应器是催化裂化装置的核心, 进料段则是提升管反应器最重要、最复杂的部分,其内部气固两相的流动状况对原料油和催化剂的混合、气化、传热、传质及反应，反应器的操作状况对裂化反应的产物分布、产品质量乃至经济效益有着重要的影响。通过查找各相关文献资料，对提升管反应器进料段的发展进行研究分析，综合整理。 关键词：提升管反应器 进料段 催化裂化 目 录 摘 要 1 引言： 3 1. 提升管反应器气固两相流动反应模型及数值模拟——进料段消除回流的数值模拟 3 1.1 气固两相流动反应模型的建立 3 1.2 催化裂化提升管反应器模型的建立 4 1.3 进料段消除回流的数值模拟 4 2. 提升管反应器进料混合段内气固两相流动特性 4 2.1 实验研究 4 2.2 理论分析 5 3. 催化裂化提升管反应器喷嘴进料混合段新结构及其流场研究 5 4. 提升管反应器进料段气一固两相流的CFD模拟及结构优化 6 结束语： 6 参考文献 7 引言： 催化裂化是石油炼制工业中最重要的二次加工过程之一, 因其可将重质馏分油或渣油转化成更有价值的轻质油品而受到了关注。在催化裂化提升管反应器中进行着等复杂过程。传统催化裂化提升管反应器存在反应时间过长、催化剂平均活性低、选择性差、不同反应组分存在恶性竞争等弊端。中国石油大学提出了两段提升管催化裂化新概念。两段提升管催化裂化技术通过分段反应、催化接力、短反应时间和大剂油比抑制过裂化反应，避免不同反应组分的恶性竞争。 在催化裂化提升管反应器内,原料由喷嘴射入提升管后,提升管反应器与高温再生催化剂接触、气化并反应,生成的油气以极大的速度和湍动性携带催化剂颗粒向上流动,同时又在不断地传热和反应,到出口气固分离而反应终止。因此,其内部进行的是原料液雾的气化、气固两相湍流流动、传热、传质、裂化反应等复杂过程。 提升管反应器其基本结构可以分为4部分: 预提升段、原料油喷嘴进料段、充分反应段以及出口快分段。在预提升段, 形成反应所需的颗粒相的密度和速度分布。 当催化剂颗粒到达进料混合段时, 与雾化喷嘴喷入的油雾混合并迅速开始汽化及反应。 在充分反应段,充分混合后的油剂混合物一边向上运动一边继续进行裂化反应。 最后到达提升管末端出口快分系统内, 油气和催化剂迅速分开。 进料混合段当喷嘴射流注入到提升管中以后, 射流相流体将诱导出二次流, 二次流先是发展、扩大, 随后又与主流汇合。 而对于颗粒相, 原有的环核结构先是被射流相流体破坏, 继而产生钝体绕流, 最后又再次呈现环核结构。在提升管进料段，原料油经喷嘴进人到提升管中并与催化剂颗粒迅速接触，存在着气、液、固三相的混合以及剧烈的裂化反应。油雾与催化剂的流动、接触、反应状况，直接决定了产品的最终分布及产品质量。 传统的提升管反应器为一等直径圆管。在这种提升管反应器内，催化剂颗粒的流动呈现出中心稀、边壁浓的环核结构，在边壁上还有颗粒的轴向返混现象。这些都妨碍了油雾与催化剂颗粒进行充分接触，对于提升管的性能起不利的影响。 提升管反应器气固两相流动反应模型及数值模拟——进料段消除回流的数值模拟（1998.12） 1.1 气固两相流动反应模型的建立[1]（1998.3） 在气固两相湍流流动模型和细致的催化裂化反应动力学集总模型基础上, 全面系统地考虑两相流动、传质、传热、反应等复杂因素, 对催化裂化提升管反应器进行三维微分模拟，从根本上把反应器结构、物流入口条件、流动传热特征等影响纳入模型中, 建立催化裂化提升管反应器流动反应模型和数值模拟方法及程序, 形成了相应的数值解法, 编制了大型的模拟计算程序, 并以此对工业提升管反应器进行数值模拟研究, 展示其内部流动、传热、传质及反应等化学工程细节。 通过从物理模型、数学模型、边界条件、提升管反应器气固两相流动反应模型的数值解法四个方面进行分析，结合催化裂化集总反应动力学, 建立了催化裂化提升管反应器三维气固两相流动反应模型,针对提升管反应器内催化剂颗粒浓度较高的状况修正了湍流k-E模型, 并给出了模型中各方程的边界条件; 为了求解该流动反应模型, 发展了气固两相流动反应耦合迭代的数值解法, 并相应形成了进行模拟计算的大型程序。 1.2 催化裂化提升管反应器模型的建立[2]（1998.9） 在催化裂化提升管反应器内,原料由喷嘴射入提升管后