立管-翼閥系統的研究

  對負壓差下立管-翼閥系統的氣固流動特性進行了理論分析, 并系統地考察了翼閥結構、操作條件、顆粒物性等對立管-翼閥系統中氣固兩相流動的影響, 得到了穩定操作狀態下料腿中料封高度的計算式。

立管-翼閥系統是顆粒循環和顆粒回收系統中的重要組成部分, 廣泛應用于煉油、石油化工、發電等領域。在煉油催化裂化裝置中, 立管-翼閥系統設計為旋風分離器的料腿。工作時將料腿置于高溫流化床中, 要求在負壓差下操作時保證顆粒物料( 催化劑) 從低壓區流向高壓區, 在立管內維持一定的料封高度,翼閥維持一定的開度, 保持連續穩定地排料, 不會產生物料堵塞或立管被吹通, 即立管內完全是密相或稀相狀態, 從而實現催化劑在系統內的穩定循環流動。立管中固體顆粒的流動狀態對裝置操作的穩定性、負荷調節、溫度控制, 以至產品的產率和質量[ 1～3]有重大的影響。立管-翼閥系統的穩定操作受結構參數、固體流率、系統中松動氣量、竄氣量等多種因素的影響。有關立管-翼閥系統的深入研究, 迄今除Leung的研究 [ 1、2、4] 以外, 其它的報道不多 [ 5] 。

本課題中用散體力學和多相流體力學原理對立管-翼閥系統內氣固兩相的流動特性進行了分析, 探討其穩定工作的機理與條件。在內徑 57 mm、高 3420 mm、配有3 種翼閥結構的立管-翼閥實驗裝置上, 以Y-15型 FCC 催化劑、平衡催化劑和 PVC 顆粒為試料, 在負壓差為 0～- 9. 8 kPa 的條件下進行試驗, 由計算機自動記錄壓差的變化, 觀察并測定料封高度。在實驗驗證的基礎上, 通過對立管-翼閥系統內顆粒流動的質量守恒和動量守恒分析, 建立表達系統穩定操作的數學模型, 為立管-翼閥系統的穩定操作和設計提供參考。