甲烷化流化床技術(shù)為煤制天然氣提供了一種新的工藝途徑,但由于甲烷化反應(yīng)的強(qiáng)放熱性以及流化床反應(yīng)器中氣固兩相流動(dòng)的復(fù)雜性,導(dǎo)致甲烷化流化床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與放大存在諸多問(wèn)題。借助數(shù)值模擬技術(shù)有助于分析反應(yīng)器內(nèi)部的流化特性、總結(jié)各組分的分布及變化規(guī)律,對(duì)流化床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、放大及工業(yè)化應(yīng)用具有重要意義。為此本文進(jìn)行了以下研究:首先根據(jù)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模甲烷化流化床工藝和床層流化特性,建立該流化床的幾何模型和CFD模型,通過(guò)對(duì)比采用不同的曳力模型模擬所得的床層壓降數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),確定選用修正的Syamlal-O'Brien方程作為氣固相耦合曳力模型。然后利用Fluent二次開(kāi)發(fā)功能,通過(guò)UDF建立燒結(jié)板模型并對(duì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行合理改進(jìn),完善了燒結(jié)板布風(fēng)的甲烷化流化床反應(yīng)器的整體模型。進(jìn)而在上述模型的基礎(chǔ)上對(duì)燒結(jié)板布風(fēng)的甲烷化流化床反應(yīng)器進(jìn)行冷態(tài)模擬和反應(yīng)過(guò)程模擬,考察了燒結(jié)板對(duì)反應(yīng)過(guò)程的影響。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬所得床層溫度、CO轉(zhuǎn)化率、CH4選擇性可得,燒結(jié)板模型地引入增強(qiáng)了反應(yīng)器入口邊界描述的精確性,使得計(jì)算結(jié)果更加接近實(shí)驗(yàn)值。進(jìn)一步分析并總結(jié)進(jìn)口表觀氣速不同及催化劑存量不同時(shí),反應(yīng)器內(nèi)兩相流動(dòng)和反...

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１反應(yīng)器（ａ）和燒結(jié)板（ｂ）的幾何模型Ｆｉｇ．１Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃｍｏｄｅｌｓｏｆｒｅａｃｔｏｒ（ａ）ａｎｄｓｉｎｔｅｒｅｄｐｌａｔｅ（ｂ）

區(qū)域網(wǎng)格進(jìn)行局部加密處理［２０］．反應(yīng)器流體域采用六面體網(wǎng)格，邊界采用四邊形網(wǎng)格，網(wǎng)格總數(shù)為１７２．４９０萬(wàn)，其中六面體網(wǎng)格數(shù)為１６５．７７５萬(wàn)，四邊形網(wǎng)格數(shù)為６．７１５萬(wàn)．燒結(jié)板直徑６７．５ｍｍ，孔徑２０～７０μｍ，平均孔徑５０μｍ，開(kāi)孔率１１％．采用燒結(jié)板作為流化床氣體分布板....

圖２進(jìn)氣網(wǎng)格編號(hào)Ｆｉｇ．２Ｎｕｍｂｅｒｏｆｉｎｌｅｔｍｅｓｈ

，利用ＵＤＦ定位識(shí)別進(jìn)口邊界網(wǎng)格并對(duì)進(jìn)氣網(wǎng)格進(jìn)行編號(hào)（圖２），并通過(guò)網(wǎng)格編號(hào)均勻地選取一些網(wǎng)格作為進(jìn)氣網(wǎng)格，其余網(wǎng)格設(shè)置進(jìn)氣量為零．對(duì)于進(jìn)氣網(wǎng)格而言，由于燒結(jié)板存在孔徑分布，所以采用線性同余算法［２９］使網(wǎng)格進(jìn)氣量在一定范圍內(nèi)隨機(jī)分配，具體方法為：在選取進(jìn)氣網(wǎng)格的同時(shí)通過(guò)式（２２....

圖３燒結(jié)板入口氣速分布（單位：ｍ／ｓ）Ｆｉｇ．３Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｉｎｌｅｔｇａｓｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｔｈｅｓｉｎｔｅｒｅｄｐｌａｔｅ（ｕｎｉｔ：ｍ／ｓ）

質(zhì)量分?jǐn)?shù)／％１２０～１５０１０６～１２０５８０～１２０１２０～１８０５０６０～８０１８０～２５０４０４０～６０２５０～３８０５１．０８７ｇ／ｍＬ，在模擬中催化劑的平均直徑�。埃保罚玻恚恚步Y(jié)果與分析數(shù)值模擬在ＡＮＳＹＳ－ＦＬＵＥＮＴ平臺(tái)上完成，顆粒相和氣相的連續(xù)性方程、動(dòng)量守恒....

圖５床層空隙率隨床層高度的變化Ｆｉｇ．５Ｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｂｅｄｖｏｉｄａｇｅｗｉｔｈｂｅｄｈｅｉｇｈｔ

第５期張曉瑞等：燒結(jié)板布風(fēng)的甲烷化流化床反應(yīng)器建模與分析ｈｔｔｐ：∥ｊｘｍｕ．ｘｍｕ．ｅｄｕ．ｃｎ燒結(jié)板模型均勻隨機(jī)布?xì)獾挠行裕Y(jié)合圖５完全流化后不同位置床層空隙率可得，燒結(jié)板模型的存在可以使床層流化狀態(tài)更加均一，與實(shí)驗(yàn)觀察以及相關(guān)研究結(jié)果［２８］基本一致．圖４流化過(guò)程中顆粒相....

本文編號(hào)：4016459