雙循環(huán)流化床提升管中氣固流動(dòng)特性及接觸效率研究

韓超一，吳文龍，陶 蕾，李春義

(1.中國石油大學(xué)(華東)重質(zhì)油國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266580；2.石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院)

雙循環(huán)流化床提升管中氣固流動(dòng)特性及接觸效率研究

韓超一1，吳文龍2，陶 蕾1，李春義1

(1.中國石油大學(xué)(華東)重質(zhì)油國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266580；2.石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院)

以催化裂化平衡劑和常溫空氣為介質(zhì)，在新型雙循環(huán)流化床冷態(tài)模擬裝置上，考察了單、雙側(cè)下料結(jié)構(gòu)、雙路循環(huán)顆粒循環(huán)速率比例對(duì)提升管內(nèi)氣固流動(dòng)狀態(tài)的影響，并提出了一種新的氣固接觸效率的概念。結(jié)果表明：?jiǎn)巍㈦p側(cè)下料結(jié)構(gòu)的不同對(duì)提升管內(nèi)顆粒濃度的分布影響不大，其差異主要體現(xiàn)在提升管預(yù)提升區(qū)和底部反應(yīng)區(qū)；雙側(cè)下料時(shí)的顆粒濃度徑向分布均勻性明顯優(yōu)于單側(cè)下料，且兩路顆粒循環(huán)速率越接近，顆粒濃度徑向分布越均勻，軸對(duì)稱性越好，氣固接觸效率越高；降低表觀氣速或增大顆粒循環(huán)速率均有利于提高氣固接觸效率。

雙循環(huán)流化床 下料結(jié)構(gòu) 顆粒濃度 徑向分布均勻度 軸對(duì)稱性 氣固接觸效率

目前，雙循環(huán)流化床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)理念已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際煉油化工過程中，以改善裝置的操作靈活度，提高目的產(chǎn)物收率，或適應(yīng)更高質(zhì)量的產(chǎn)品需求，如UOP公司研發(fā)的能同時(shí)提高轉(zhuǎn)化率和選擇性的RxCat工藝[1-2]，中國石化石油化工科學(xué)研究院為生產(chǎn)清潔汽油組分開發(fā)的催化裂化MIP新工藝[3-5]，中國石化洛陽工程有限公司為實(shí)現(xiàn)重油高效催化裂化增產(chǎn)丙烯和生產(chǎn)清潔汽油開發(fā)的FDFCC-Ⅲ新工藝[6]，以及中國石化上海石油化工研究院及石油化工科學(xué)研究院為提高M(jìn)TO過程中低碳烯烴選擇性而提出的雙循環(huán)流化床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)思路[7-8]等。此外，本課題組開發(fā)的甲醇制丙烯聯(lián)產(chǎn)清潔汽油工藝[9]，為解決由于配套分子篩催化劑[10-11]積炭量少，無法滿足再生器內(nèi)燒焦要求的問題，引入雙循環(huán)流化床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)思路。該工藝中，部分待生劑直接返回反應(yīng)器底部，在循環(huán)過程中持續(xù)掛焦，同時(shí)實(shí)現(xiàn)能量的部分利用；其余待生劑進(jìn)入再生器中完成燒焦過程，兩路循環(huán)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，即可解決上述問題。

目前，對(duì)雙循環(huán)流化床中氣固流動(dòng)行為的研究鮮有報(bào)道。雖然朱麗云等[12-13]提出了一種帶有兩股催化劑混合結(jié)構(gòu)的類似雙循環(huán)的反應(yīng)器形式，并對(duì)該結(jié)構(gòu)內(nèi)氣固流動(dòng)機(jī)制進(jìn)行了研究，但是該結(jié)構(gòu)中一股進(jìn)料為間歇式的，無法實(shí)現(xiàn)兩路循環(huán)的長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，可引入氣固接觸效率來反映該反應(yīng)器形式的特點(diǎn)。由于理解的不同，研究者們提出了不同的定義，Geng等[14]對(duì)此進(jìn)行了匯總。本課題組致力于提出一種簡(jiǎn)單準(zhǔn)確的接觸效率計(jì)算方法，以期能對(duì)不同反應(yīng)器結(jié)構(gòu)及操作條件下的氣固接觸狀況進(jìn)行定量分析。

實(shí)驗(yàn)在改造的雙循環(huán)流化床冷模裝置上進(jìn)行，在裝置穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，主要考察單、雙側(cè)下料結(jié)構(gòu)和雙路循環(huán)顆粒循環(huán)速率比例對(duì)提升管內(nèi)氣固流動(dòng)狀態(tài)的影響，并提出一種新的氣固接觸效率的概念，以期為實(shí)際工業(yè)裝置的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)以及雙路循環(huán)的靈活調(diào)控提供理論依據(jù)和操作經(jīng)驗(yàn)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)介質(zhì)

固體介質(zhì)采用催化裂化平衡劑，平均粒徑91 μm，顆粒骨架密度1 500 kgm3，堆密度938 kgm3，其篩分組成見表1。流化介質(zhì)為常溫空氣，壓力為0.18 MPa(表壓)，體積流量由轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置及操作條件

實(shí)驗(yàn)在雙循環(huán)流化床冷模裝置(示意見圖1)上進(jìn)行。裝置主體材質(zhì)為有機(jī)玻璃，主要由提升管(總高10.6 m)、伴床、立管、測(cè)量筒、氣固分離設(shè)備、氣體分布板、連接管路、相應(yīng)的控制閥件(電動(dòng)蝶閥及三通球閥)等組成。提升管在接近常壓下操作，自下而上分為預(yù)提升區(qū)(高度H<0.8 m)、底部反應(yīng)區(qū)(0.8 m3.5 m)3部分，氣體經(jīng)由預(yù)提升段底部分布板、預(yù)提升管和噴嘴位置注入，三者氣量比例近似為0.33∶0.67∶4.00。伴床內(nèi)固體存料量為460 kg，提升管內(nèi)的表觀氣速Ug為3～8 ms，總顆粒循環(huán)速率Gst為50～150 kg(m2·s)。

表1 實(shí)驗(yàn)用固體顆粒的篩分組成

圖1 雙循環(huán)流化床實(shí)驗(yàn)裝置示意1—預(yù)提升管與分布板；2—噴嘴；3—提升管；4—沉降器；5—擋板；6—布袋過濾器；7—旋風(fēng)分離器；8、9—三通切換閥；10—伴床；11—?dú)怏w分布板；12，13，14，15—下料蝶閥；16—測(cè)量筒；17—緩沖罐；18—環(huán)管氣體分布器；19—立管

1.3 實(shí)驗(yàn)流程

雙循環(huán)流化床主要包括主、副兩個(gè)循環(huán)回路，其顆粒循環(huán)路徑分別如下所示：

實(shí)驗(yàn)時(shí)，來自伴床的固體顆粒經(jīng)下料斜管進(jìn)入提升管底部，預(yù)流化氣經(jīng)分布板，使顆粒均勻流化，顆粒經(jīng)氣體提升，到達(dá)提升管頂部后受到擋板阻礙，部分顆粒落入沉降器內(nèi)，其它顆粒則被氣體攜帶繞過擋板進(jìn)入旋風(fēng)分離器中，經(jīng)進(jìn)一步氣固分離后，顆粒落入伴床內(nèi)，完成顆粒沿主循環(huán)的循環(huán)流動(dòng)過程，旋風(fēng)分離器頂部氣體則經(jīng)后續(xù)的布袋除塵器處理后放空。隨著裝置運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，沉降器內(nèi)料位會(huì)逐漸升高直至與提升管出口持平，此時(shí)，緩慢調(diào)節(jié)沉降器底部下料閥14至全開，并調(diào)節(jié)立管底部下料閥15至一定開度，顆粒將沿立管向下流動(dòng)，返回提升管底部，可實(shí)現(xiàn)副循環(huán)回路的循環(huán)流動(dòng)過程。

雙路循環(huán)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間后，整個(gè)裝置運(yùn)行達(dá)到穩(wěn)定，之后即可進(jìn)行顆粒濃度、顆粒循環(huán)速率等參數(shù)的測(cè)量。在對(duì)裝置的局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整后，仍可實(shí)現(xiàn)單路循環(huán)的運(yùn)行過程，用以對(duì)比單側(cè)與雙側(cè)進(jìn)料的結(jié)構(gòu)差異對(duì)提升管內(nèi)流動(dòng)特性的影響。

1.4 測(cè)量方法

根據(jù)氣體體積流量計(jì)算表觀氣速Ug，并采用切換法測(cè)量?jī)陕奉w粒循環(huán)速率Gs[15]。以主循環(huán)顆粒循環(huán)速率Gs1測(cè)定為例，在裝置達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，切換旋風(fēng)分離器底部三通球閥至測(cè)量筒，同時(shí)記錄一定時(shí)間(10 s)內(nèi)落入測(cè)量筒內(nèi)的顆粒高度，根據(jù)測(cè)量筒尺寸及顆粒物性計(jì)算得出Gs1；同理，副循環(huán)顆粒循環(huán)速率Gs2通過切換立管上部三通閥至測(cè)量筒并計(jì)算獲得。提升管內(nèi)總顆粒循環(huán)速率Gst為Gs1與Gs2之和。

采用中國科學(xué)院過程工程研究所研制的PC-6D型光纖探頭測(cè)定變徑提升管內(nèi)的局部顆粒濃度εs，采樣頻率為1 000 Hz，采樣時(shí)間為32 s。在提升管上沿軸向設(shè)置12個(gè)測(cè)量點(diǎn)，各點(diǎn)高度H(以提升管底部分布板為基準(zhǔn))分別為0.72，0.95，1.20，1.51，1.68，1.82，2.14，3.35，5.35，6.18，7.26，8.09 m，其中H為0.72 m和1.51 m處從4個(gè)不同方向(W，N，E，S)對(duì)同一截面的徑向顆粒濃度分布進(jìn)行測(cè)量，以考察單、雙側(cè)進(jìn)料形式對(duì)提升管內(nèi)氣固流動(dòng)狀態(tài)軸對(duì)稱性(即沿各徑向分布的相似性)的影響。采用等面積法在截面上沿徑向設(shè)置11個(gè)測(cè)量點(diǎn)，對(duì)應(yīng)無因次半徑rR(r為徑向位置，R為提升管內(nèi)徑)分別為0，0.158，0.382，0.497，0.590，0.670，0.741，0.806，0.866，0.922，0.974，床層各截面平均顆粒濃度為中心點(diǎn)以外各徑向測(cè)量點(diǎn)εs的算術(shù)平均值[15]。

2 結(jié)果與討論

2.1 顆粒濃度軸徑向分布

鑒于單、雙側(cè)下料結(jié)構(gòu)的差異對(duì)提升管內(nèi)預(yù)提升區(qū)和底部反應(yīng)區(qū)影響較大，而對(duì)上部輸送區(qū)基本無影響，因此本研究著重對(duì)提升管下部?jī)蓞^(qū)域進(jìn)行考察。

圖2 單、雙側(cè)進(jìn)料結(jié)構(gòu)下顆粒濃度軸徑向分布單側(cè)下料：■—Ug=6 ms，Gs1=120 kg(m2·s)；▲—Ug=8 ms，Gs1=120 kg(m2·s)。 雙側(cè)下料：●—Ug=6 ms，Gs1=Gs2=60 kg(m2·s)；s，Gs1=Gs2=60 kg(m2·s)

2.2 雙路顆粒循環(huán)速率比例變化的影響

2.2.1 雙路顆粒循環(huán)速率比例對(duì)預(yù)提升區(qū)的影響 提升管預(yù)提升區(qū)(H=0.72 m)內(nèi)W，N，E，S 4個(gè)方向測(cè)得的顆粒濃度徑向分布如圖3所示。由圖3可見，εs在徑向上均呈現(xiàn)出“中心低，邊壁高”的分布形式，且根據(jù)εs在徑向上的變化趨勢(shì)，大體上可劃分為中心區(qū)(rR<0.3)、過渡區(qū)(0.30.8)3個(gè)區(qū)域。單、雙側(cè)進(jìn)料結(jié)構(gòu)的差異對(duì)預(yù)提升區(qū)內(nèi)εs分布的軸對(duì)稱性具有顯著影響。主循環(huán)一側(cè)單獨(dú)進(jìn)料時(shí)(見圖3a)，靠近下料一側(cè)S方向測(cè)得的εs明顯高于其它方向，而對(duì)側(cè)N方向測(cè)得的最低；與S方向垂直的W和E方向，由于分布對(duì)稱，二者εs相差不大。此外，4個(gè)方向測(cè)定的εs差異主要表現(xiàn)在中心區(qū)和過渡區(qū)，而在邊壁區(qū)的差距相對(duì)較小。副循環(huán)單獨(dú)進(jìn)料時(shí)(見圖3e)的情況與主循環(huán)單獨(dú)進(jìn)料時(shí)的影響基本一致。因此，單側(cè)進(jìn)料使得預(yù)提升段內(nèi)εs分布的軸對(duì)稱性極差，出現(xiàn)明顯的顆粒偏流，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的氣固分離現(xiàn)象，不利于氣固兩相的接觸混合。

圖3 預(yù)提升區(qū)不同測(cè)量方向單、雙側(cè)進(jìn)料下顆粒濃度徑向分布測(cè)量方向：■—W；●—N；▲—E；

雙側(cè)下料時(shí)(見圖3b～圖3d)，εs徑向分布的軸對(duì)稱性明顯改善，且兩路Gs越接近，εs分布的軸對(duì)稱性越好。當(dāng)Gs1Gs2比值為1時(shí)，N和S方向測(cè)得的εs大小相近，且略高于W和E方向；而當(dāng)Gs1Gs2比值遠(yuǎn)離1時(shí)，Gs大的一側(cè)εs高，其對(duì)側(cè)εs相對(duì)較低。另外，各方向測(cè)得的εs的差異仍主要集中在中心區(qū)和過渡區(qū)，但與單側(cè)進(jìn)料相比，其差距明顯較小。因此，雙側(cè)下料能明顯改善預(yù)提升段內(nèi)εs徑向分布的軸對(duì)稱性，從而削弱由于顆粒偏流所導(dǎo)致的氣固分離。

單、雙側(cè)下料結(jié)構(gòu)不同所造成的εs分布在軸對(duì)稱性上的差異，主要是因顆粒在入口處的混合程度不同導(dǎo)致的。兩側(cè)同時(shí)下料時(shí)，顆粒在入口處的碰撞、混合程度加劇，極大地促進(jìn)了整個(gè)截面內(nèi)顆粒的均勻分布；而單側(cè)下料時(shí)，靠近下料側(cè)的εs高，其余位置處主要受到入口顆粒的初速度和擴(kuò)散傳遞作用影響，顆粒之間由于混合作用弱，抑制了整個(gè)截面內(nèi)的顆粒均勻分布。

為定量表征不同軸向位置處顆粒濃度徑向分布的不均勻程度，Zhu等[16]提出了徑向不均勻指數(shù)RNI(εs)，定義為某截面上各測(cè)量點(diǎn)顆粒濃度的標(biāo)準(zhǔn)差σ(εs)與相同平均顆粒濃度下可能達(dá)到的最大標(biāo)準(zhǔn)差σ(εs)max的比值，如式(1)所示。RNI(εs)取值在0～1之間，其值越小說明εs徑向分布越均勻。

(1)

維持Gst不變，Gs1與Gs2比例的變化對(duì)預(yù)提升段內(nèi)RNI(εs)的影響如圖4所示。由圖4可知，單側(cè)下料時(shí)，W，N，E，S 4個(gè)方向的RNI(εs)均明顯大于雙側(cè)下料操作下的RNI(εs)，而且Gs1Gs2比值越接近1，RNI(εs)的數(shù)值越小，這說明雙側(cè)下料形式能顯著改善顆粒在徑向上的分布情況，且兩側(cè)Gs越接近，越利于截面εs的均勻分布。另外，雙側(cè)下料方式下，從不同比例Gs下的W，N，E，S 4個(gè)方向上的RNI(εs)波動(dòng)程度的對(duì)比情況可知，雙側(cè)下料時(shí)的Gs越接近，截面上εs徑向分布的軸對(duì)稱性越好。

圖4 預(yù)提升區(qū)不同測(cè)量方向的RNI(εs)分布

2.2.2 雙路顆粒循環(huán)速率比例對(duì)底部反應(yīng)區(qū)的影響 圖5給出了兩側(cè)顆粒循環(huán)速率比例不同對(duì)底部反應(yīng)區(qū)(H=1.51 m)內(nèi)顆粒濃度徑向分布的影響。由圖5可知，W，N，E，S 4個(gè)方向測(cè)得的εs徑向分布仍具有一定的差異，但4個(gè)方向上εs徑向分布的差異主要體現(xiàn)在過渡區(qū)和邊壁區(qū)，而在中心區(qū)的顆粒濃度分布基本一致，這可能是由于該軸向高度位置處中心區(qū)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)完全發(fā)展。這符合文獻(xiàn)[17]中報(bào)道的規(guī)律，即固體顆粒在提升管內(nèi)徑向上遵循從中心向邊壁的發(fā)展規(guī)律。整體上看，兩側(cè)下料時(shí)(圖5b～圖5d)，底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)εs徑向分布的軸對(duì)稱性明顯優(yōu)于單側(cè)下料時(shí)(圖5a和圖5e)，并且兩側(cè)下料的Gs大小越接近，整個(gè)截面的εs徑向分布軸對(duì)稱性越好。因此，雙側(cè)下料Gs比例仍對(duì)底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)εs分布的軸對(duì)稱性影響顯著，且比例越接近1∶1，提升管內(nèi)氣固流動(dòng)結(jié)構(gòu)的軸對(duì)稱性越好，越有利于消除氣體的偏流和氣固兩相的分離現(xiàn)象，從而提高氣固接觸效率，促進(jìn)催化反應(yīng)的進(jìn)行。

圖5 底部反應(yīng)區(qū)不同測(cè)量方向單、雙側(cè)進(jìn)料顆粒濃度徑向分布測(cè)量方向：■—W；●—N；▲—E；

反應(yīng)區(qū)內(nèi)W，N，E，S 4個(gè)測(cè)量方向上的RNI(εs)大小如圖6所示。雙側(cè)進(jìn)料方式下的RNI(εs)仍低于單側(cè)進(jìn)料方式下的RNI(εs)，雖沒有預(yù)提升段所受影響明顯，但仍基本遵循Gs1和Gs2越接近，RNI(εs)越小的規(guī)律，這進(jìn)一步說明兩側(cè)下料Gs越相近，徑向顆粒分布越均勻。此外，由RNI(εs)在各個(gè)方向上相對(duì)大小可以看出，兩側(cè)下料Gs越接近，其εs徑向分布的軸對(duì)稱性越好。

由此可知，底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)的RNI(εs)以及軸對(duì)稱性仍受雙側(cè)Gs比例的影響，且比例越接近1∶1，越有利于消除氣體偏流，削弱氣固兩相分離程度，提高氣固兩相接觸效率。

圖6 底部反應(yīng)區(qū)不同測(cè)量方向的RNI(εs)

2.3 氣固接觸效率

2.3.1 接觸效率的定義 本研究提出的氣固接觸效率定義主要從顆粒濃度的大小及其徑向分布的均勻程度兩方面進(jìn)行考慮。氣固接觸效率是一個(gè)相對(duì)的概念，在此定義理想的固定床操作下的氣固接觸效率為100%，因?yàn)樵诶硐氲墓潭ù仓校w粒呈密堆積，且顆粒徑向分布完全均勻，此時(shí)氣體若通過床層，必定與固體接觸，如圖7(a)所示；隨著Ug的增大，固體顆粒床層進(jìn)入流化狀態(tài)，逐漸呈現(xiàn)出各種流態(tài)下的分布形式，顆粒濃度的降低(見圖7(b))以及顆粒徑向的不均勻分布(見圖7(c))均會(huì)導(dǎo)致氣固接觸效率降低。綜合以上兩點(diǎn)，給出氣固接觸效率的定義，如式(2)所示。

CE=εsr×[1-RNI(εs)]×100%

(2)

式中：εsr為相對(duì)顆粒濃度；[1-RNI(εs)]為顆粒徑向分布均勻度。RNI(εs)計(jì)算方法見式(1)，εsr計(jì)算方法見式(3)。

(3)

圖7 幾種床層形式下氣固兩相接觸情況

2.3.2 雙路顆粒循環(huán)速率比例對(duì)接觸效率的影響 圖8給出了提升管底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)(H=1.51 m)氣固接觸效率隨雙路循環(huán)顆粒速率比例變化的關(guān)系。由圖8可知，在Gst為100 kg(m2·s)不變的前提下，Gs1Gs2比值改變對(duì)氣固接觸效率有明顯的影響，比值接近1時(shí)，氣固接觸效率最高，比單路循環(huán)下最多提高近3百分點(diǎn)。主循環(huán)單獨(dú)進(jìn)料時(shí)的氣固接觸效率略高于副循環(huán)單獨(dú)進(jìn)料，從單路操作向雙路循環(huán)操作的變化過程可明顯看出，雙路循環(huán)操作下的氣固接觸效率有所提高，且Gs1Gs2比值越接近1，接觸效率越高。由前文分析可知，雙路循環(huán)操作有利于顆粒濃度的徑向均勻分布和軸對(duì)稱性的提高，因此氣固兩相的接觸效率得到提高，有利于增強(qiáng)氣固催化反應(yīng)的強(qiáng)度。

圖8 Gs1Gs2比值對(duì)氣固接觸效率的影響

2.3.3 操作條件對(duì)接觸效率的影響 在雙側(cè)進(jìn)料且進(jìn)料比為1∶1時(shí)，操作條件變化對(duì)提升管底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)(H=1.51 m)氣固接觸效率的影響如圖9所示。由圖9(a)可知，維持Gst為100 kg(m2·s)不變，Ug由4 ms增至8 ms時(shí)，氣固接觸效率從16.5%快速降至9.0%，且降幅也逐漸增大。這主要是因?yàn)殡S著Ug增加，雖然顆粒分布更加均勻，但降低，因而極大地減弱了氣固兩相間的接觸與混合程度，氣固接觸效率下降。另外，由圖9(b)可知，維持Ug為6 ms不變，Gst由50 kg(m2·s)增至150 kg(m2·s)時(shí)，氣固接觸效率從12.3%增至15.8%，且增幅較為平緩。Gst增大增加，雖然顆粒濃度徑向分布均勻性有所下降，但綜合作用的結(jié)果使得氣固接觸效率提高。

圖9 操作條件對(duì)氣固接觸效率的影響

3 結(jié) 論

(1) 單、雙側(cè)下料結(jié)構(gòu)的不同總體上對(duì)顆粒濃度的軸徑向分布影響不大，二者的差異主要體現(xiàn)在提升管預(yù)提升區(qū)和底部反應(yīng)區(qū)，雙側(cè)下料時(shí)的顆粒濃度比單側(cè)下料時(shí)略高。

(2) 雙側(cè)下料時(shí)顆粒濃度徑向分布均勻性明顯優(yōu)于單側(cè)下料，且兩側(cè)下料顆粒循環(huán)速率比越接近1∶1，顆粒濃度徑向分布越均勻，各方向的軸對(duì)稱性越好。

(3) 提出了包含顆粒濃度大小及其徑向分布均勻程度兩方面信息的氣固接觸效率的定義，且雙側(cè)下料、等比例進(jìn)料、降低表觀氣速和提高顆粒循環(huán)速率等，均有利于提高氣固接觸效率。

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STUDY ON GAS-SOLID FLOW CHARACTERISTICS AND CONTACT EFFICIENCY IN DUAL-LOOP CIRCULATING FLUIDIZED BED RISER

Han Chaoyi1，Wu Wenlong2，Tao Lei1，Li Chunyi1

(1.StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing，ChinaUniversityofPetroleum(EastChina)，Qingdao，Shandong266580；2.ChinaNationalPetroleumandChemicalPlanningInstitute)

Effects of the feeder structures with single or double sides and the ratio of solid circulation rates from both sides on the gas-solid flow characteristics in riser were investigated in a cold model apparatus with a novel dual-loop circulating fluidized bed using FCC equilibrium catalyst and room temperature air as test medium.A new definition of gas-solid contact efficiency was proposed to evaluate the reactor.Results show that the feeder structures have very little impact on the axial and radial distribution of solid concentration when the solid enters into the riser from one or two sides and the differences mainly lie in the pre-lifting and bottom reaction zone of the riser.When the solid enters from the two strands bilaterally into the riser bottom，the solid contribution presents a better radial distribution than that of only single strand of solid feeding，and the closer the solid circulating rates of the two loops，the better radial uniformity and axial symmetry of solid concentration profiles as well as the higher gas-solid contact efficiency.And the higher gas-solid contact efficiency could be obtained when decreasing superficial gas velocity or increasing solid circulation rates.

dual-loop circulating fluidized bed；feeder structure；solid concentration；radial uniformity extent；axial symmetry；gas-solid contact efficiency

2015-08-28；修改稿收到日期：2015-10-25。

韓超一，碩士研究生，從事化學(xué)工藝及流態(tài)化等方面的研究工作。

李春義，E-mail：chyli@upc.edu.cn。

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973)資助項(xiàng)目(2012-CB215006)。