周帅帅1， 乔聪震1， 杨 浩1， 田亚杰1， 蒲彦锋1， 刘梦溪2， 卢春喜2
（1. 河南大学 化学化工学院， 河南 开封 475000；2. 中国石油大学(北京) 重质油国家重点实验室， 北京 102249）
DOI:10.13732/j.issn.1008-5548.2021.03.005
收稿日期： 2020-10-16，修回日期：2020-12-09，在线出版时间：2021-04-08 10:40。
基金项目：国家自然科学基金项目，编号：91834303，22008055； 河南大学双一流学科建设基金项目， 编号：2019YLZDCG01；河南省自然科学基金项目，编号：202300410063。
第一作者简介：周帅帅(1989—)，男，博士，讲师，研究方向为多相反应器结构优化。E-mail：10150173@vip.henu.edu.cn。
通信作者简介：卢春喜(1963—)，男，博士，教授，博士生导师，研究方向为过程强化。E-mail：lcx725@sina.com。
摘要：针对传统吡啶碱生产装置进料分布器结焦问题，提出新型的提升管-床层耦合反应器。为进一步指导该反应器的工业化放大，需对其关键进料区域进行实验研究。通过大型冷态实验测量新型耦合反应器关键进料区域内颗粒相的流动行为。实验结果表明，喷嘴射流的存在使得耦合反应器进料区域的流动行为变得复杂;在进料喷嘴和预提升分布环之间存在密相区域，该区域催化剂浓度较高，原料浓度较低，与典型的鼓泡流化床具有类似的流动特性;在射流引入点附近存在喷嘴射流影响区，对应原料浓度较高，催化剂浓度较低，是结焦发生的主要区域;在射流以上存在快速流动区域，对应流动结构呈现出典型的快速床流动结构，返混较低，能够有效提高吡啶碱的选择性。
关键词：吡啶碱；耦合反应器；进料区域；流动行为
Abstract：In order to solve the feeding device coking problem in pyridine synthesis reactor,a novel riser-bed coupled fluidized bed reactor was proposed. For further commercialization of this coupled reactor,investigation regarding the key feeding injection section were required. Large scale cold-mode experiments were carried out to obtain the flow behavior in the key injection zones of the novel coupled fluidized bed reactor. Experiments results show that the nozzle jet makes the flow structure more complex in the feed injection zones. In the region between the prelift ring and the feed nozzles,the catalysts concentration is high and has an uniform distribution along radial direction,which has similar flow behavior as bubbling fluidized bed. In the nozzle jet influence region,the catalysts concentration is low and the reactants concentration is high where the coking process taken place. In the region above the nozzle jet,the flow structure is typical core-annulus shape,similar to that of a fast fluidization bed. In this region,the back mixing is low and high reaction selectivity is guaranteed.
Keywords：pyridine base; coupled fluidized bed reactor; feeding injection zones; flow behavior
参考文献（References）：
[1]杨益军. 中国农药供应的历程、特点和主要趋势[J]. 今日农药, 2018(9)： 36-39.
[2]REDDY K S K, SRINIVASAKANNAN C, RAGHAVAN K V. Catalytic vapor phase pyridine synthesis: a process review[J]. Catal Sur Asia, 2012, 16(1)：28-35.
[3]ZHOU S, LIU Z, QIN D, et al.Investigation of pyridine synthesis in a fast fluidized bed reactor[J]. Ind & Eng Chem Res, 2018, 57(4)： 1179-1187.
[4]ZHOU S, LIU Z, QIN D, et al. Optimal reaction conditions for pyridine synthesis in riser reactor[J]. Chin J Chem Eng, 2018, 26(7): 1499-1507.
[5]刘梦溪，卢春喜，周帅帅. 一种气固流化床催化剂混合装置： 中国， 108579625 A[P]. 2018-09-01.
[6]YAN Z, FAN Y, WANG Z, et al. Dispersion of feed spray in a new type of FCC feed injection scheme[J]. AIChE J, 2016, 62(1)： 46-61.
[7]YAN Z, FAN Y, BI X, et al. Dynamic behavior of feed jets and catalyst particles in FCC feed injection zone[J]. Chem Eng Sci, 2018, 189： 380-393.
[8]FAN Y, YE S, CHAO Z, et al. Gas-solid two phas flow in FCC riser[J]. AIChE J, 2002, 48(9)： 1869-1887.
[9]FAN Y, E C, SHI M, et al. Diffusion of feed spray in a fluid catalytic cracker riser[J]. AIChE J, 2010, 56(4)： 858-868.
[10]E C, FAN Y, ZHANG K, et al. Concentration profile of jet gas in the feed injection zone of a FCC riser[J]. Prog Nat Sci, 2008, 18(10)： 1285-1291.
[11]CHEN S, FAN Y, WANG W, et al. CFD optimization of feedstock injection angle in a FCC riser[J]. Chem Eng Sci, 2016, 153： 58-74.
[12]HERBERT P M, GAUTHIER T A, BRIENS C L, et al. Application of fiber optic reflection probes to the measurement of local particle velocity and concentration in gas-solid flow[J]. Powder Technol, 1994, 80: 243-252.
[13]张玉伟， 刘小成， 徐祥， 等. 高固体通量下的双床气固流动实验研究[J]. 当代化工， 2018， 47(12)： 2485-2490.
[14]刘骁. 加压鼓泡流化床压力及颗粒浓度波动特性研究[D]. 南京： 东南大学， 2018.
[15]黄宏继. 鼓泡流化床气固两相流化特性的实验研究[D]. 重庆： 重庆大学， 2018.
[16]胡东芳， 韩国栋， 黄正梁， 等. 基于声发射信号递归分析的气固流化床流型转变[J]. 化工学报， 2017， 68(2)： 612-620.
[17]周泉， 姜从斌， 崔坤达， 等. 斜分布板对鼓泡流化床流动特性的影响与数值模拟[J]. 中国粉体技术, 2020, 26(2): 13-19.
[18]YAN Z, FAN Y, BI X, et al. Dynamic behavior of feed jets and catalysts in FCC feed injection zone[J]. Chem Eng Sci, 2018, 189: 380-393.
[19]许峻， 范怡平， 钱筱婕， 等. 催化裂化提升管进料段喷嘴射流运动-扩散特性的分析[J]. 化工学报, 2020, 71(4): 1450-1459.
