氣固分離耦合強化新技術

第一章　緒論 / 1
第一節(jié)　引言 1
第二節(jié)　氣固快分技術 3
一、氣固快分技術在催化裂化工藝的應用 3
二、國外快分技術的研究進展與工業(yè)應用 6
三、國內(nèi)快分技術的研究進展與工業(yè)應用 11
第三節(jié)　氣固旋風分離技術 14
一、旋風分離器概述 14
二、影響分離性能的主要因素 16
三、旋風分離器性能強化新技術 20
參考文獻 23

上篇　氣固分離的基本理論與方法 / 27
第二章　氣固分離方式及機理 / 29
第一節(jié)　氣固分離基本條件和方法 29
一、氣固分離基本條件 29
二、氣固分離基本方法 30
第二節(jié)　氣固分離設備性能表征 31
一、分離效率 31
二、粒級效率 32
三、凈化氣內(nèi)顆粒的粒徑分布 32
四、分離器壓降 33
五、分離器的經(jīng)濟性 33
第三節(jié)　氣固分離的基本物理模型 34
一、塞流模型 34
二、橫混模型 34
三、全返混模型 35
第四節(jié)　氣固重力分離機理 35
一、重力沉降器的分離效率 36
二、重力沉降器的壓降 37
第五節(jié)　氣固慣性及旋風分離機理 38
一、慣性分離基本原理 38
二、慣性分離器的分離效率 39
三、旋風分離基本原理 42
第六節(jié)　攔截分離機理 44
第七節(jié)　擴散、湍流分離機理 45
參考文獻 46

第三章　氣固分離特性參數(shù)的測量方法 / 48
第一節(jié)　顆粒形狀的測量方法 48
一、顯微鏡法 48
二、機械沉降測量法 49
第二節(jié)　顆粒粒徑的測量方法 50
一、篩分法 50
二、顯微鏡法 51
三、光電沉降法 52
四、流體分級法 53
五、電感應法 55
六、激光測速法 56
七、激光衍射法 57
第三節(jié)　氣固多相流顆粒速度測量方法 57
一、固體顆粒速度的光導纖維測量技術 58
二、固體顆粒速度的激光多普勒測量法 59
第四節(jié)　氣固多相流顆粒濃度測量方法 60
一、等速采樣法 61
二、光導纖維測量法 64
三、電容測量法 66
參考文獻 67

第四章　氣固分離過程的研究方法 / 69
第一節(jié)　氣相流場測量和經(jīng)驗歸納 69
一、旋風分離器內(nèi)氣相三維時均速度分布 69
二、旋風分離器內(nèi)局部二次流 72
第二節(jié)　旋風分離器流場的半理論解 73
一、Rankine旋渦模型 73
二、Burgers旋渦模型 73
三、Ogawa旋渦模型 74
第三節(jié)　氣相流場的數(shù)值模擬 74
第四節(jié)　氣固兩相流場數(shù)值模擬方法 78
一、稀密相流動的劃分 78
二、氣固兩相流動數(shù)學模型 79
三、隨機軌道模型 80
四、典型數(shù)值模擬結果 82
第五節(jié)　氣固旋風分離的機理模型 85
一、轉圈理論 85
二、平衡軌道理論 86
三、邊界層理論 87
四、分區(qū)理論 88
第六節(jié)　氣固旋風分離的相似模化 89
一、旋風分離器內(nèi)氣固兩相運動方程 90
二、旋風分離器內(nèi)氣固運動的相似參數(shù) 91
三、旋風分離器的近似?；?92
四、旋風分離器近似?；O計舉例 94
五、基于相似參數(shù)關聯(lián)的分離效率計算方法 95
參考文獻 97

中篇　氣固快分耦合強化新技術 / 101
第五章　氣固旋流分離強化技術 / 103
第一節(jié)　旋流分離強化技術現(xiàn)狀 103
第二節(jié)　氣固旋流分離存在問題分析 104
第三節(jié)　氣固旋流分離強化原理及方法 105
第四節(jié)　高效氣固旋流強化技術在某140萬噸/年重油催化裂化裝置的應用 109
參考文獻 112

第六章　擋板預汽提式粗旋快分技術 / 114
第一節(jié)　FSC系統(tǒng)設計原理 114
第二節(jié)　FSC系統(tǒng)結構及特點 115
第三節(jié)　擋板內(nèi)的氣固流動特征 116
第四節(jié)　預汽提段對粗旋內(nèi)流場和分離效率的影響 117
一、預汽提氣對粗旋內(nèi)流場的影響 117
二、預汽提段對粗旋分離性能的影響 119
第五節(jié)　FSC系統(tǒng)大型冷模實驗研究 120
一、分離效率 122
二、系統(tǒng)內(nèi)壓力分布的特點 122
三、FSC系統(tǒng)內(nèi)氣體停留時間分布 125
四、FSC系統(tǒng)操作的穩(wěn)定性及靈活性 125
五、大型冷模實驗主要結論 128
第六節(jié)　小型工業(yè)試驗 129
一、改造方案及應用效果 129
二、技術分析 134
三、小型工業(yè)試驗主要結論 135
第七節(jié)　工業(yè)應用實例——某石化公司100萬噸/年摻渣催化裂化裝置 136
一、改造后裝置標定結果 136
二、應用效果 139
三、經(jīng)濟效益分析 142
參考文獻 143

第七章　帶有密相環(huán)流預汽提式粗旋快分技術 / 144
第一節(jié)　CSC系統(tǒng)設計原理 144
第二節(jié)　CSC系統(tǒng)結構及特點 145
第三節(jié)　密相環(huán)流預汽提器的性能與結構優(yōu)選 146
一、實驗裝置及方法 146
二、實驗結果及分析 146
第四節(jié)　CSC系統(tǒng)大型冷模實驗研究 148
一、實驗裝置及方法 148
二、CSC系統(tǒng)分離效率 149
三、系統(tǒng)壓力分布特征 149
四、密相環(huán)流預汽提器密度分布特征 151
五、系統(tǒng)內(nèi)氣體停留時間分布及汽提效果 151
六、系統(tǒng)的操作彈性及開停工狀況的分析 154
七、大型冷模實驗主要結論 154
第五節(jié)　小型工業(yè)應用試驗 154
一、改造方案及應用效果 154
二、裝置標定結果 155
三、小型工業(yè)應用實驗主要結論 159
第六節(jié)　工業(yè)應用實例——某石化公司80萬噸/年重油催化裂化裝置 159
一、改造前裝置的主要問題 159
二、改造內(nèi)容 160
三、應用情況及標定結果分析 161
四、經(jīng)濟效益分析 161
五、應用效果總結 162
第七節(jié)　FSC/CSC系統(tǒng)與其他提升管出口快分技術的比較 162
參考文獻 163

第八章　帶有擋板預汽提的旋流快分技術 / 164
第一節(jié)　VQS系統(tǒng)設計原理 164
第二節(jié)　VQS系統(tǒng)結構及特點 165
第三節(jié)　旋流頭的結構 166
一、旋流頭的結構形式 166
二、旋流頭的結構參數(shù) 166
第四節(jié)　VQS系統(tǒng)內(nèi)的氣相流場實驗分析 168
一、旋流頭噴出口中心處的流速分布 169
二、封閉罩內(nèi)氣流速度分布 170
三、靜壓分布 176
四、VQS系統(tǒng)內(nèi)旋流的能量傳遞過程 176
五、VQS系統(tǒng)內(nèi)湍流強度的分布 178
六、汽提氣對流場的影響 180
第五節(jié)　VQS系統(tǒng)內(nèi)的氣相流場數(shù)值模擬分析 181
一、數(shù)值模擬方法 181
二、邊界條件 183
三、VQS系統(tǒng)內(nèi)流動特征的分析 183
四、主要結構參數(shù)對旋流快分器內(nèi)流場的影響 187
第六節(jié)　VQS系統(tǒng)的壓降 193
一、主要結構參數(shù)對壓降的影響 193
二、壓降的計算 196
第七節(jié)　VQS系統(tǒng)內(nèi)的氣相停留時間 197
一、旋流頭噴出口噴出速度對氣相停留時間的影響 197
二、S值對氣相停留時間的影響 198
三、汽提氣對氣相停留時間的影響 199
第八節(jié)　VQS系統(tǒng)內(nèi)的顆粒濃度分布 201
一、徑向顆粒濃度分布 201
二、軸向顆粒濃度分布 203
三、顆粒濃度分布模型 204
第九節(jié)　入口顆粒質(zhì)量濃度對VQS系統(tǒng)分離性能的影響 206
一、入口顆粒質(zhì)量濃度對氣相流場的影響 206
二、入口顆粒質(zhì)量濃度對湍流強度的影響 207
三、入口顆粒質(zhì)量濃度對不同尺寸顆粒分離效率的影響 208
第十節(jié)　VQS系統(tǒng)大型冷模實驗 208
一、實驗現(xiàn)象及分析 209
二、系統(tǒng)的壓力分布 209
三、分離效率 210
四、氣相停留時間分布及汽提效果 211
五、系統(tǒng)的操作彈性及開停工狀況的分析 212
六、大型冷模實驗主要結論 212
第十一節(jié)　工業(yè)應用實例——某公司100萬噸/年管輸油重油催化裂化裝置 213
一、改造內(nèi)容 213
二、裝置標定結果及改造效果 213
三、運行經(jīng)驗 217
四、應用效果總結 217
參考文獻 218

第九章　帶有隔流筒的旋流快分技術 / 219
第一節(jié)　SVQS系統(tǒng)設計原理 219
第二節(jié)　SVQS系統(tǒng)結構特點 220
第三節(jié)　SVQS系統(tǒng)的氣相流場實驗分析 221
一、旋流頭噴出口中心處的流速分布 221
二、封閉罩內(nèi)氣流速度分布 222
三、SVQS系統(tǒng)內(nèi)湍流強度的分布 226
四、汽提氣對流場的影響 227
第四節(jié)　SVQS系統(tǒng)的氣相流場數(shù)值模擬分析 227
一、數(shù)值模擬方法 227
二、SVQS系統(tǒng)內(nèi)流動特征的分析 227
第五節(jié)　SVQS系統(tǒng)的壓降 229
第六節(jié)　SVQS系統(tǒng)內(nèi)的氣相停留時間 231
第七節(jié)　隔流筒的尺寸及結構形式 232
一、隔流筒的主要特征尺寸 232
二、隔流筒直徑的影響 234
三、隔流筒長度的影響 239
四、隔流筒結構形式的影響 243
第八節(jié)　SVQS系統(tǒng)內(nèi)的顆粒濃度分布 249
一、徑向顆粒濃度分布 249
二、軸向顆粒濃度分布 251
第九節(jié)　SVQS系統(tǒng)內(nèi)分區(qū)綜合分離模型 252
第十節(jié)　VQS/SVQS系統(tǒng)與國外先進快分技術的比較 256
參考文獻 257

第十章　超短快分技術 / 258
第一節(jié)　超短快分系統(tǒng)設計原理 258
第二節(jié)　超短快分系統(tǒng)的結構及特點 258
第三節(jié)　超短快分系統(tǒng)的氣相流場 259
一、二維平面流場全貌 260
二、三維流場特征 261
三、分離器內(nèi)靜壓和總壓分布 262
四、中心排氣管下方空間的流場特征 262
第四節(jié)　超短快分系統(tǒng)的結構參數(shù)——實驗分析 263
一、中心排氣管下方橫板形式 264
二、分離器入口寬度 266
三、中心排氣管直徑 267
四、中心排氣管下方空間高度 268
五、擋板形式 270
六、折邊 271
七、中心排氣管開縫寬度 272
八、中心排氣管開縫形式 272
參考文獻 274

下篇　氣固旋風分離耦合強化新技術 / 275
第十一章　PV型旋風分離器及其性能強化方法 / 277
第一節(jié)　PV型旋風分離器尺寸分類優(yōu)化理論 277
一、PV型旋風分離器概述 277
二、尺寸分類優(yōu)化理論 278
第二節(jié)　PV型旋風分離器性能計算方法 279
一、分離效率計算方法 279
二、純氣流壓降計算方法 281
三、含塵氣流壓降計算方法 284
第三節(jié)　PV型旋風分離器優(yōu)化設計方法 286
一、PV型旋風分離器優(yōu)化設計問題 286
二、PV型旋風分離器優(yōu)化設計模型的簡化 287
三、單個旋風分離器兩參數(shù)優(yōu)化設計方法 293
第四節(jié)　單級PV型旋風分離器的工業(yè)應用 296
一、催化裂化二再外旋 296
二、高壓聚丙烯旋風分離器 298
第五節(jié)　抗結焦高效頂部旋風分離器開發(fā)及工業(yè)應用 300
一、頂旋結焦現(xiàn)象 300
二、頂旋結焦機理 301
三、抗結焦頂旋結構特點 303
四、抗結焦頂旋的工業(yè)應用 304
參考文獻 309

第十二章　旋風分離器并聯(lián)與串聯(lián)的性能強化及應用 / 311
第一節(jié)　并聯(lián)旋風分離器的性能計算與強化 311
一、獨立并聯(lián)旋風分離器的性能計算 312
二、獨立并聯(lián)旋風分離器的性能強化 313
第二節(jié)　串聯(lián)旋風分離器的性能計算與強化 316
一、串聯(lián)旋風分離器的性能計算 316
二、串聯(lián)旋風分離器的性能強化 317
第三節(jié)　串聯(lián)旋風分離器性能強化原理與算例 320
一、兩級串聯(lián)旋風分離器優(yōu)化算例 320
二、兩級混聯(lián)旋風分離器優(yōu)化算例 323
三、三級串聯(lián)旋風分離器優(yōu)化算例 325
第四節(jié)　兩級串聯(lián)旋風分離器優(yōu)化應用實例 328
一、PV-E型旋風分離器 329
二、設計條件和分離要求 329
三、優(yōu)化設計分析與說明 330
四、工業(yè)應用效果 332
第五節(jié)　兩級混聯(lián)旋風分離器優(yōu)化應用實例 333
一、旋風分離器設計條件 333
二、兩級混聯(lián)設計方案分析 334
三、兩級混聯(lián)旋風分離器設計 335
四、工業(yè)應用效果 335
第六節(jié)　三級旋風分離器優(yōu)化設計應用實例 337
一、三級旋風分離器設計條件 337
二、優(yōu)化設計結果 338
三、工業(yè)應用效果 340
參考文獻 340

第十三章　多管旋風分離器性能強化及應用 / 342
第一節(jié)　多管旋風分離器概述 342
一、立管式多管旋風分離器 342
二、臥管式多管旋風分離器 343
第二節(jié)　立管式多管旋風分離器結構和性能強化 345
一、總體結構設計 345
二、慣性預分離結構 346
三、單管的數(shù)量與排布優(yōu)化 346
第三節(jié)　臥管式多管旋風分離器結構和性能強化 347
一、總體結構設計 347
二、分離性能強化 347
第四節(jié)　單管結構與性能強化 348
一、切向進氣型單管 348
二、軸向進氣型單管 350
三、軸向進氣直流式單管 352
第五節(jié)　“大旋分式”三旋性能強化 353
一、“大旋分式”三旋技術及特點 353
二、“大旋分式”三旋性能實驗 356
三、“大旋分式”三旋流場分析 357
四、“大旋分式”三旋旋流穩(wěn)定性分析 359
參考文獻 361

索引 / 363