催化裂化提升管進料段噴嘴射流運動-擴散特性的分析

許峻，范怡平，錢筱婕，閆子涵，盧春喜

（1 中國石油大學（北京）重質油國家重點實驗室，北京102249； 2 中國石油大學（北京）機械與儲運工程學院，北京102249）

引 言

催化裂化提升管反應器是目前煉化企業催化裂化工藝的核心生產裝置，其工作狀況直接影響企業的經濟效益。按照功能自下而上可將提升管反應器分為預提升段、進料混合段、快速反應段和出口分離段[1]。進料混合段是油劑接觸混合的關鍵區域，其內油劑的混合狀況將直接影響產品分布和目標產品收率[2-3]。由于進料段內涉及多股射流與氣固兩相流混合，流場十分復雜，以往研究多集中于提升管整體的流動特性[4-7]，發現管內軸向呈現“上稀下濃”的形態，徑向存在顆粒濃度邊壁高、中心低的“環核分布”結構。而鄂承林等[8-9]通過實驗研究進料段內不同高度的油劑混合接觸狀況，發現該區域沿軸向自下而上，催化劑顆粒出現先向中心后向邊壁聚集的變化趨勢。陳昇等[10]則利用數值模擬考察了不同角度進料射流對提升管流場分布的影響，指出進料角度越大，顆粒邊壁返混作用越強，并提出應將向上進料改為向下進料的優化方案。

伴隨原料油的重質化、劣質化，提升管反應器內結焦，尤其是進料混合段的結焦問題日益突出。針對進料段的結焦原因，以往研究多認為是原料油氣經噴嘴噴射至對側邊壁所致[11]，但范怡平等[12-13]通過大型冷模實驗發現，提升管進料段噴嘴射流存在二次流現象，因而提升管進料混合段噴嘴以上部分可分為主射流影響區段、二次流影響區段和混合發展區段。……