催化剂汽提技术被广泛应用在流化催化裂化(FCC)和甲醇制烯烃(MTO)等化工工艺中。为解决空筒汽提器汽提效率低的问题,工业上所应用的催化剂汽提器普遍装有挡板,而盘环型挡板是其中最常见的一种。目前对于汽提器气固流动的研究均以汽提器气固分布呈轴对称为前提而忽略了对气固周向分布均匀性的考察,然而高效的汽提性能需要气固在整个汽提器横截面上的良好接触来保证,为了全面认识与评价汽提器流动的均匀性,本研究采用一种多通道光纤测量技术来同步测量不同结构汽提器内周径向气固分布。同时本研究建立起了3维汽提器模型并借助Computational particle fluid dynamics(CPFD)模拟方法来进一步探究汽提器气固流动的不均性和汽提性能。本研究深入研究了目前工业装置中普遍使用的传统盘环汽提器内的流动不均问题。实验结果表明,盘环汽提器中存在严重的气固流动周向不均甚至是短路,增大表观气速不能消除这种流动不均或短路;相比传统双流体模拟方法,本研究采用的CPFD模拟方法可以定性并且半定量的预测盘环型汽提器中气固两相的周向分布不均和气相短路;CPFD模拟方法考虑了颗粒粒径分布(PSD)对结果的影响,这很可能是CPFD方法能够预测盘环汽提器气固周向分布不均和气相短路的关键因素。通过CPFD模拟,本研究首次得到了盘或环形挡板上方的催化剂“死区”的分布图,并探究了开孔对于缩减挡板上方催化剂死区的积极作用。最后,基于对挡板上下两侧气固流动不均匀性的分析,结合CPFD模拟方法进一步论证了工业中盘环型汽提器内构件出现的严重磨损是由高速短路气流所夹带的催化剂颗粒不断冲刷内构件所致。鉴于传统盘环汽提器存在的气固流动严重不均等问题,本研究基于前期研究提出了一种新型格栅填料式汽提器以期改善汽提器气固流动的均匀性从而进一步提高汽提器的汽提性能。本研究对格栅汽提器的对比研究表明,格栅汽提器可以消除传统盘环汽提器存在的气固周向短路和开孔盘环汽提器存在的气固径向短路。而且相比于空筒和盘环汽提器,格栅汽提器的气固径向分布更加均匀,因而具备更高的汽提效率。与盘环汽提器相比,格栅汽提器适用于更大的颗粒循环流率操作范围。CPFD的数值模拟表明,新型格栅挡板对气相具有良好的再分布与导向作用,并且格栅汽提器中的气相速度大小在径向分布上比较均匀,更接近于平推流,而空筒和盘环型汽提器的气相速度大小在径向上的分布则存在很大差异。工业汽提器常用的气体分布器为环形分布器,环形分布器仅从其位置所在的环形区域开始分配气体,这极可能成为汽提器气固流动不均的一个重要诱因。本研究对环形分布器气体分配特点的研究表明,在自由床中环形分布器分配气体并不均匀,气相会先被集中分配在边壁附近,再随床层高度的增加而向床中心转移。进一步的研究表明,当环形分布器与开孔盘环型挡板组合时气相会从距离气体分布器最近的一层环形挡板上方的孔隙处走短路,并逐渐随床高增加而向床层中心转移,最后在较高处的盘形挡板孔隙处再形成短路;当环形分布器与新型格栅挡板组合时,因分布器而产气相分布不均会在气相经过每层新栅挡板时都得到一次再分布,最终使气固两相在床层中的径向分布变得均匀。当汽提器在一定的颗粒循环流率(G_s)下运行时,气固流动均匀性也会受到颗粒循环操作的影响。本研究发现,空筒汽提器气固周、径向分布的均匀性随G_s的增加有一定程度的改善,并使用CPFD模拟方法揭示了这一变化的内在原因是由颗粒进出口位置差异所引起的颗粒径向运动。