大型空分設備臥式垂直氣流分子篩吸附器流場特性研究.pdf

1、分子篩純化系統(tǒng)是空分設備中必不可少的部分，用于凈化原料空氣中的水分、二氧化碳和碳氫化合物等雜質(zhì)，起著保障空分設備安全運行的重要作用。純化系統(tǒng)中吸附器性能直接影響著分子篩純化系統(tǒng)的效能，內(nèi)部流場的均布與否是其重要性能指標，與結構設計上的合理程度有著密切的關系。隨著空分設備容量規(guī)模的擴大，分子篩純化系統(tǒng)的吸附器也相應增大，更容易出現(xiàn)吸附、再生效果不佳等問題。通過優(yōu)化吸附器結構，使分子篩純化系統(tǒng)在穩(wěn)定運行的基礎上達到節(jié)能的目的已成為空分領域所

2、關注的焦點，對此開展研究和優(yōu)化設計工作具有現(xiàn)實意義。
　　本文基于計算流體力學(CFD)相關知識，采用商用CFD軟件FLUENT，針對臥式垂直氣流吸附器內(nèi)流場的流動特性開展研究，旨在為空分設備的吸附器提供優(yōu)化設計方案。為此，本文主要開展了如下幾方面的工作：
　　(1)探討了傳統(tǒng)結構吸附器隨容積增大所表現(xiàn)出的不足之處。在此基礎上，建立若干不同結構的臥式垂直氣流吸附器數(shù)值模型，并對其內(nèi)部流場開展模擬分析，旨在通過調(diào)整吸附器內(nèi)分布

3、器結構而優(yōu)化其內(nèi)部流場分布。在模型建立過程中，把多孔管、多孔板和吸附劑床層處理為多孔介質(zhì)。
　　(2)將20000m3/h空分設備臥式垂直氣流分子篩吸附器內(nèi)的氣流分布器由傳統(tǒng)擋流板結構替換為多孔管結構，并比較分析了兩模型內(nèi)部速度場的分布。結果表明，傳統(tǒng)緩沖板結構作為分布器的在吸附劑床層和壁面均存在諸多問題，而采用多孔管的吸附器能較好地彌補傳統(tǒng)結構的缺點，有利于更充分發(fā)揮分子篩吸附器的性能。
　　(3)將60000m3/h空分

4、設備臥式垂直氣流分子篩吸附器內(nèi)的氣流分布器由單根多孔管結構替換為多根多孔管結構，通過該結構的調(diào)整，旨在彌補單根多孔管結構由于吸附器體積增大所帶來的不利因素。比較分析單根、兩根和三根多孔管結構，綜合考慮加工工藝、流程復雜性和制造成本等因素，確定兩根多孔管較為合適。
　　(4)驗證所采用的吸附器內(nèi)流場數(shù)值計算模型在網(wǎng)格密度上的數(shù)值獨立性，并對數(shù)值計算結果與實際運行吸附器的參數(shù)進行比較。結果表明，吸附器進出口的壓降和速度的實測結果都與計