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基于cfd悬浮床加氢工艺的环流反应器放大规律研究

基于CFD悬浮床加氢工艺的环流反应器放大规律研究

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作者：盖江鹏中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

本文借助cfd技术,利用欧拉-欧拉双流体方法,针对用于悬浮床加氢的体积为0.0785 m的气升式环流反应器,进行了相间作用力模型、气泡尺寸、静液面高度以及流体物性对反应器内流体流动的影响规律的研究,通过与实验数据的对比以及反应器内部... 详细信息

本文借助cfd技术,利用欧拉-欧拉双流体方法,针对用于悬浮床加氢的体积为0.0785 m的气升式环流反应器,进行了相间作用力模型、气泡尺寸、静液面高度以及流体物性对反应器内流体流动的影响规律的研究,通过与实验数据的对比以及反应器内部的详细分析,建立了基于Tomiyama曳力模型的pbm-cfd耦合计算模型,气含率和环流液速的计算偏差减小到10%以下,与实验数据能够较好吻合,同时使得cfd计算的局部流场信息和pbm计算的气泡大小分布分别得到优化,能够更加准确描述气升式环流反应器内部复杂流动。基于已建立的pbm-cfd耦合流体动力学模型,按照原料油处理量分别100吨/年、1000吨/年、10万吨/年、50万吨/年和100万吨/年,相对应体积分别为0.0095 m、0.00785m、23.03 m、109.42 m和208.42 m的气升式环流反应器,研究导流筒直径与反应器直径比值、导流筒高度与反应器高度比值、导流筒安装高度与导流筒直径比值、喷嘴夹角和导流筒分段对流动的放大规律。模拟计算发现:在研究的范围内,随着反应器体积的变大,当反应器内气含率最高时,导流筒高径比值从6增加到8,而导流筒安装高度与导流筒直径比值保持在0.6左右;当反应器内环流液速最大时,导流筒高径比值从7.5增加到10.5,而导流筒安装高度与导流筒直径比值从0.8减小到0.6。同时,随着喷嘴夹角从30°增大到90°,反应器内气含率呈现缓慢增长趋势,而环流液速呈现逐渐下降趋势;相比于单段导流筒,带有分段导流筒的体积为0.0785 m气升式环流反应器内气含率增加10%,环流液速增加3%,并且随着反应器体积变大,两段导流筒对反应器内气含率和环流液速影响效果增加到15%。因此对于大体积气升式环流反应器设计时,建议喷嘴夹角设计在45°0°范围内视情况而定,同时将导流筒分成两段,分段位置位于中心位置靠下区域内。

关键词：悬浮床加氢工艺气升式环流反应器曳力模型 pbm-cfd 放大规律

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