催化裂化提升管內(nèi)氣固多相流的數(shù)值計(jì)算.pdf

1、催化裂化提升管反應(yīng)器內(nèi)顆粒濃度分布和顆粒的速度分布會(huì)對(duì)裂化反應(yīng)產(chǎn)生深刻影響，因此，系統(tǒng)的研究催化劑顆粒在提升管內(nèi)的流動(dòng)特征就顯得尤為重要。本論文從提升管內(nèi)氣固流動(dòng)規(guī)律出發(fā)，利用實(shí)驗(yàn)室提升管冷模裝置的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用流體力學(xué)理論分析催化裂化提升管反應(yīng)器內(nèi)單組分顆粒氣固流動(dòng)行為，使用數(shù)值模擬軟件建立小型提升管單組分顆粒流態(tài)化的數(shù)學(xué)模型。通過對(duì)不同模型(顆粒動(dòng)力學(xué)模型、氣-固曳力模型、固相粘度模型)的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，得到適于模擬

2、實(shí)驗(yàn)室提升管裝置的最優(yōu)模型。利用所建立模型考察催化劑在提升管中的分布狀況受提升管進(jìn)口結(jié)構(gòu)、提升管長(zhǎng)度、催化劑性質(zhì)差異等因素的影響。模擬結(jié)果表明，在三維模擬中，為了使模擬條件與實(shí)驗(yàn)條件相吻合，固相最好采用側(cè)面進(jìn)料方式；催化劑顆粒濃度的徑向分布和軸向分布都隨提升管長(zhǎng)度的增加和催化劑粒徑的減小而變得更加均勻。 隨著催化裂化原料趨于重質(zhì)化，環(huán)保對(duì)清潔燃料的要求以及社會(huì)對(duì)催化裂化產(chǎn)品的多元化需求，使得催化裂化催化劑也發(fā)生著日新月異的變化。

3、而且，為了實(shí)現(xiàn)能量的綜合利用，一些研究者考慮將不同工藝的催化劑進(jìn)行混合流化傳熱，這都會(huì)涉及到多組分顆粒流化床中的混合與分離問題?？梢姡芯刻嵘軆?nèi)多組分顆粒的流態(tài)化是非常必要的。本論文擬在小型提升管單組分顆粒氣固流動(dòng)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)氣相動(dòng)量方程、固相連續(xù)性方程、固相動(dòng)量方程以及各相本構(gòu)方程進(jìn)行適當(dāng)修改，建立多組分顆粒流態(tài)化數(shù)學(xué)模型。利用此模型，運(yùn)用MFIX編碼，對(duì)二元顆粒在提升管內(nèi)的流動(dòng)狀況進(jìn)行模擬，得到了二元顆粒在提升管內(nèi)的濃度、速度

4、、平均顆粒直徑、顆粒擬溫度的分布，并與Mathiesen等實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。通過對(duì)不同固-固曳力模型和顆粒碰撞恢復(fù)系數(shù)的比較，確定了適于二元?dú)夤塘骰w系的最佳固-固曳力模型和顆粒碰撞恢復(fù)系數(shù)。利用所建立的氣固多相流模型，考察了顆粒組成和表觀氣速對(duì)床層密度的影響。模擬結(jié)果表明，當(dāng)顆粒尺寸較大，流化困難時(shí)，可適當(dāng)?shù)募尤胼^小的顆粒，以改善氣固流化狀態(tài)，使顆粒在提升管內(nèi)的分布更加均勻。而且，加入細(xì)顆粒以后，對(duì)于給定的初始床層高度，氣速越大，床