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第 18卷第4期 高 校 化 学 工 程 学 报 No.4 Vol.18
2004 年 8月 JournalofChemicalEngineeringofChineseUniversities Aug 2004
文章编号:1003-9015(2004)04-0409-05
催化剂汽提器内气固传质特性的研究
张永民,卢春喜,时铭显
(石油大学,北京 102249)
摘 要:采用氧气示踪的方法在沪486x8000mm的有机玻璃床内对普通流化床汽提器和盘环形挡板汽提器进行了系
统的气固相传质冷态模拟实验,得出了不同汽提线速和催化剂质量流率下上述两种催化剂汽提器内油气浓度轴向分
布的变化规律。根据其油气浓度轴向分布的特点,结合鼓泡流化床两相理论以及一系列的假设,提出了针对这两种
汽提器的一维传质模型。由实验结果待定了一维传质模型的模型参数,获得了计算两种汽提器轴向油气浓度分布的
半经验的指数关联式。该关联式和实验数据比较吻合,相对误差均在 10%以内。由该关联式可进一步计算出汽提器
的汽提效率,可以为工业汽提器工艺参数的优化以及工程设计提供参考。
关键词:汽提器;传质模型;催化裂化;流态化
中图分类号:TQ052;TQ021.4 文献标识码:A
1 背 景
催化剂汽提器在催化裂化装置中起着重要的作用。有资料显示[I],催化剂从提升管反应器出来经快
分分离后,会夹带一部分油气,这部分油气的量约占产品重量的2%-4%,如果可以完全汽提出这部分
油气,催化剂上的焦炭量将减少20%-40%,所以高效汽提器不仅可以提高轻质油收率,减少蒸汽用量,
而且还可以降低装置的再生外取热负荷,在节能增效和维护装置热平衡操作方面都能起到重要的作用。
长期以来,国内对汽提器的重要性认识不足,工业装置内汽提器的设计仅仅是参考一些极其有限
的经验数据。目前国内催化裂化装置中使用的汽提器主要是人字形挡板和盘环形挡板两种结构,这两
种型式的汽提器汽提效率普遍都比较低,而且也存在着催化剂分布不匀、局部失流态化等一系列问题。
因此很有必要对汽提器内气固相之间的传质规律进行系统的研究,以找出操作参数对汽提器汽提效率
的影响规律,为工业优化设计提供参考。
研究表明[2]:吸附或沉积在催化剂表面(包括内部微孔表面)上的有三种类型的物质:“软”焦炭(在
高温等苛刻条件下能被汽提的部分)、“硬”焦炭(不可汽提的部分)以及吸附和夹带的易汽提的烃类。本
文的研究主要针对易汽提烃的汽提上,这一过程主要体现在两方面的作用:首先是水蒸汽向上的流动
吹扫出夹带在催化剂颗粒空隙间的油气,其次是利用水蒸汽具有的较强的竞争吸附性能,降低油气的
分压,从而达到置换一部分微孔内油气的目的。影响汽提效率的主要因素有汽提蒸汽用量、催化剂停
留时间、操作温度、催化剂物性和汽提器内部结构等。
催化裂化汽提段是典型的气固逆流密相流化床输送过程,夹带油气的催化剂呈密相状态向下流
动,汽提气体主要以气泡形式向上流动。在这个过程中,传质作用主要发生在气泡相和乳化相之间,
随着催化剂向下流动,乳化相中的油气浓度逐渐降低;同时随着气泡相的向上流动,气泡相中油气浓
度逐渐升高。
2 一维传质模型的建立
若忽略油气的吸附和脱附作用,只考虑颗粒夹带的油气和水蒸汽之间的传质作用,由鼓泡流化床
两相理论,则油气和水蒸汽之间的传质实际上是气泡相和乳化相之间的质量传递过程。在建立模型之
收稿日期:2003-06-19; 修订日期:2004-02-20.
作者简介:张永民((1978-),男.河南混池人,石油大学(北京)硕士生。通讯联系人:张永民。E-mail:zym0876@
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高 校 化 学 工 程 学 报
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