流化催化裂化(FCC)提升管反應(yīng)器氣固流動(dòng)行為的數(shù)學(xué)模型及模擬.pdf

1、隨著原料油重質(zhì)化、劣質(zhì)化的趨勢日益嚴(yán)重，以及面臨石油化工產(chǎn)品質(zhì)量和結(jié)構(gòu)不斷變化和提高的新要求，提升管作為高效重質(zhì)油催化裂化反應(yīng)器的局限性日益突出。研究FCC提升管反應(yīng)器內(nèi)氣固兩相流動(dòng)行為及其相互作用規(guī)律，剖析反應(yīng)器不同位置處的反應(yīng)特征，為強(qiáng)化催化裂化反應(yīng)過程提供理論指導(dǎo)具有重要意義。
　　本文以FCC提升管反應(yīng)器內(nèi)氣固兩相流動(dòng)行為的多尺度特性為著眼點(diǎn)。首先從單個(gè)催化劑顆粒這一介觀尺度出發(fā)，建立FCC商業(yè)催化劑的單顆粒模型。在此基礎(chǔ)

2、上，將其與FCC提升管反應(yīng)器常規(guī)的CFD模型進(jìn)行耦合，并引入顆粒粒群衡算模型，建立了同時(shí)考慮顆粒團(tuán)聚、破碎及顆粒內(nèi)部傳遞行為的氣固兩相流多尺度模型。多尺度模型模擬研究表明:以減壓瓦斯油為原料進(jìn)行裂化反應(yīng)時(shí)，在提升管底部區(qū)域，顆粒內(nèi)部傳遞效應(yīng)顯著，中上部區(qū)域逐漸減小。根據(jù)顆粒內(nèi)部傳遞對(duì)FCC反應(yīng)的影響，可沿提升管軸向劃分為三個(gè)不同的反應(yīng)區(qū)域:傳遞控制區(qū)，中間過渡區(qū)及反應(yīng)控制區(qū)。并且，與以往常規(guī)的CFD模型模擬相比，本文建立的多尺度模擬可獲

3、得更為詳細(xì)的流場分布信息，更深入的剖析熱、質(zhì)傳遞及化學(xué)反應(yīng)之間的相互作用及其對(duì)最終產(chǎn)品分布、產(chǎn)品選擇性的影響，其對(duì)反應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有更機(jī)理性的指導(dǎo)作用。
　　最后，本文針對(duì)廣泛存在的催化劑顆粒靜電效應(yīng)，建立了FCC提升管反應(yīng)器的靜電耦合CFD模型，詳細(xì)考場了靜電效應(yīng)對(duì)FCC提升管反應(yīng)器流體力學(xué)的影響，并且對(duì)不同顆粒帶電量、操作壓力、表觀氣速、固體循環(huán)量等相關(guān)工程因素影響下的靜電效應(yīng)進(jìn)行模擬分析。研究表明:FCC體系靜電效應(yīng)明顯，