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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 |
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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。 |
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3.2.2 固相边界条件 入口条件:各物理量取均匀入口条件,给定 ,则固相入口法向速度ws=Gs/αsρs,vs=us=0。入口湍动能和湍流耗散率由经验公式: , 。温度采用绝热条件。 边壁取半滑移条件: , 出口条件取充分发展条件:   4 模拟结果与分析 图2为提升管内各组分沿轴向变化图。可以看出,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(如图3所示)。在距离喷嘴12米处,重油转化率已经达到70%左右,也就是说70%的重油转化为汽油、液化气和焦炭,该模拟结果与文献[1]通过对工业提升管取样得到的结果吻合。从轻油产率来看,在距离喷嘴10m范围内,轻油收率增加幅度较大,从喷嘴附近的45%增加到68%左右,而后由于汽油的二次裂化,轻油产率逐渐下降。从重油质量分率变化来看,同样在距离喷嘴15m范围内,重油收率变化幅度较大。随轴向位置的增加,重油逐渐降低,但变化幅度较小,这主要是由于催化剂的失活所致。由以上结果可以看出,提升管喷嘴附近区域对重油催化裂化反应的影响很大,大部分反应主要发生在提升管的中下部分区域。因此,强化喷嘴区的重油雾化以及两相的接触效率无疑对重油的深度转化有一定的现实意义。   |
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