第12卷第3期 2012年6月
过程工程学报
The Chinesc Joumal of Process Engineering
中心气升式气固环流反应器中的能耗分布
沈志远，杨利军，刘梦溪，卢春喜[中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室，北京102249]
Vol.12 No.3 June 2012
摘要：基于能量平衡，推导出计算中心气升式气固环流反应器中不同区域内气固混合物流动能耗的理论模型，测量了不同区域内固相颗粒速度、气固混合物密度及床层压降，并根据实验数据确定出相应的模型参数，模型计算与实验
40%和30%，赖粒环流受到的阻力主要集中在这2个区域：而导流简区及分布器影响区能耗较小，共占总能耗的近 30%随导流筒区表观气速增加，环隙区能耗占总能耗的比重减小，气固分离区能耗所占比重增人，导流筒区和分布器影响区能耗基本保持不变，气体分布器的安装位置对反应器内能量消耗的分布影响较大，中心气升式气固环源反应器内流动阻力更小
关键调：气固环流反应器；能量平衡；能量消耗；能耗分布比率
中图分类号：TQ051.11 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009606X(2012)03036907
针对催化汽油辅助反应器改质降烯烃技术，在一会提升管与气-固环流床层耦合反应器大型冷模实验装置上，
环流反应器是一种高效的气-液、液一固或气-液一固多相反应器，广泛应用于石油化工、生物化工、冶金化工和环境化工等领域"，环流反应器的许多优点使其非常适用于气一固体系，如结构简单、气含率高、高效的相间接触与传质、可方使地控制停留时间和反应程度等(2-5，目前国内外的研究主要局限于气-液、气-液-圈体系，很少有针对气固体系的研究将环流理论移植到气-周体系，不但可开发出新型气固环流反应器，且可拓宽环流理论的应用领域。日前，气固环流技术已应用于催化剂汽提、再生催化剂外取热7]等物理过程及石油焦燃烧图、汽油改质降烯烃[9等化学过程，取得了显著效果，然面，目前气固环流研究大多着眼于环流反应器内的宏观流动与传质行为，许克家[可在一套直径400 mm的冷模实验装置上，对不同底部结构的中心气升式气固环流反应器进行了优选；刘梦溪等1-13分别在不同结构的实验装置中考察了单段中心气升式气固环流反应器的流体力学行为和两段环流反应器内颗粒的流体动力学行为及气固传质特性，并在此基础上开展了对环隙气升式气固环流反应器的研究[14,15]；刘显成等[16]在两段气升式气固环流取热器上进行了传热特性的研究：张永民等[17,18发现两段环流汽提器的汽提效率明显高于传统的空筒和盘环形挡板汽提器；Yan等119-21提出一种气固密相环流烧焦与快速床管式烧焦技术相组合的新型燃烧器结构，采用实验分析和数值模拟对组合燃烧器环流段内颗粒流动特性进行丁系统研究：王德武等[222]
研究了上部环流床层的流体力学特性。对于诸如反应器内的能耗及其在各区域的分配，环流速度和环流流率的模型预测等深层次的问题，则鲜有报道，导致气固环流反应器的工业设计与放大过程主要依靠经验，缺乏大量的实验数据和基础理论支持
本工作对中心气升式气固环流反应器冷模装置中气固混合物的流体动力学行为进行了系统研究，通过实验和理论分析，基于能量平衡推导出计算反应器不同区域内气固混合物流动能耗的理论模型，并根据实验数据确定了模型参数，通过模型计算出环流反应器中能耗在不同区域的分布规律，可为该装置结构的进一步优化及后续热态实验研究提供基础数据
2
理论分析
根据流动状金不同，中心气升式气固环流反应器可
分为4个区域：导流筒区D、环隙区A、分布器影响区 B、气固分离区T(图1).4个区域的质量流率均可用下式计算：
M=P(1-6,)mμA,
(1)
根据Liu等(25)提出的模型，气固环流反应器中的能量平衡可表示为：
ElR+Eu,p=Er,A+Er,D+Er,r+Er,B
导流筒区D、环际区A的能量输入可表示为：
E,z=QtPln[1+P(1&)gHe/ph]-
收稿日期：20120313，修回日期：201205~16
基金项目：国家重点基础研究发展计划(973)基金资助项目(编号：2012CB215000)
(2)(3)
作者简介：沈志运(1983-)，女，河北省券裁县人，博士研究生，化工过程机城专业；产督真，通讯联系人，Tel:010-89733237,E-mail:lex725@sina.com
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