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提升管催化裂化反应过程数值模拟
发表时间:2007-2-16 石油化工科学研究院 侯栓弟 龙军 郭湘波 朱丙田 张占   来源:e-works
关键字:CDF 流化催化裂化 数值模拟 计算流体力学 ansys 
在气固两相流体动力学模型的基础上,采用基于机理反应的FCC14集总模型,考虑了反应温度、局部固体浓度变化以及流动对反应的影响,建立了重油流化催化裂化流动--反应耦合模型。模拟结果表明,重油裂化反应主要发生在喷嘴附近区域,在喷嘴附近已经有45%的重油转化为汽油和柴油。随着距离喷嘴位置的增加,汽油产率逐渐上升,但距离喷嘴位置12m以后,汽油产率基本保持不变。从汽油组成变化来看,在整个提升管内汽油中烯烃含量一直处于下降趋势,由喷嘴区域的60wt%降低到提升管出口位置的42wt%左右。汽油烷烃含量一直呈增加趋势,而汽油中环烷烃含量和芳烃含量变化较小。

2.3 模型辅助关联式及物性参数

    气体混合物的物性(比热、粘度和导热系数)采用了文献[5]提出的关联式。表5给出了固体颗粒动力学模型中颗粒相粘度、剪切应力、颗粒相湍流耗散项以及气固两相热量传递Nu数等表达式。

3 模拟计算域及边界条件

3.1  模拟计算域

    本工作选用某炼油厂180万吨/年的催化裂化提升管作为模拟对象。提升管反应器的几何尺寸和原料油的部分物性参数见表6。图1为提升管网格划分示意图,计算网格采用非结构性网格,网格数有18万个网格。模拟计算体系主要反应条件为:提升管出口温度为515℃,C/O=7.0,催化剂再生温度为690℃。

    边界条件

3.2.1 气相边界条件

    入口处,假设气体轴向速度分布为均匀分布;v=w=0,入口湍动能和湍流耗散率由经验公式: , iden为湍动能密度,取0.037,D为入口的水力直径。各组分浓度在入口均匀分布。边壁取无滑移条件u=v=w=0,k= =0,Yi=0。温度采用绝热条件。

    出口条件采用充分发展的管流条件:

本文系e-works专稿,未经授权严禁转载。
 
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责任编辑:蒋汉桥