本文選題：旋風(fēng)分離器　切入點(diǎn)：正交法　出處：《東北石油大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：旋風(fēng)分離器是煉油廠催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)中重要裝置,實(shí)際生產(chǎn)中旋風(fēng)分離器的分離效率普遍較低,催化裂化過程中需要大量的催化劑,旋風(fēng)分離器收集大顆粒催化劑,比較容易,而細(xì)小的催化劑則大量跑損,浪費(fèi)資源的同時(shí),也污染環(huán)境。本文利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件,以某石化總廠催化裂化裝置中旋風(fēng)分離器為基礎(chǔ)模型,圍繞旋風(fēng)分離器的兩個(gè)主要性能指標(biāo):分離效率和壓降,對(duì)旋風(fēng)分離器內(nèi)氣固兩相流的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了研究,并對(duì)基礎(chǔ)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)及參數(shù)優(yōu)選。合理的湍流模型能夠準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)旋風(fēng)分離器內(nèi)的氣相流場(chǎng),本文利用多種湍流模型對(duì)旋風(fēng)分離器進(jìn)行模擬,將模擬結(jié)果與前人LAD測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,最終確定RSM湍流模型為旋風(fēng)分離器氣相模擬所采用的模型。由于旋風(fēng)分離器內(nèi)固相顆粒的濃度較低,所以固相采取隨機(jī)軌道模型(DPM)進(jìn)行模擬分析。在確定湍流模型后,對(duì)旋風(fēng)分離器初始模型進(jìn)行模擬分析,分析從旋風(fēng)分離器初始模型的速度場(chǎng)、顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡、顆粒分級(jí)效率、旋風(fēng)分離器總效率及壓力降等參數(shù)入手。對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行分析后得知,初始模型的分離特性較差,對(duì)大顆粒的分離能力較好,對(duì)細(xì)小顆粒的分離能力需要提高。為了保證計(jì)算的準(zhǔn)確性,本文確定了模型收斂的判斷依據(jù),即同時(shí)滿足殘差曲線收斂、壓力系數(shù)曲線趨于平穩(wěn)、總體質(zhì)量流率達(dá)到平衡這三點(diǎn)才能確定模型計(jì)算已經(jīng)收斂。在對(duì)基礎(chǔ)模型分析的基礎(chǔ)上,針對(duì)分離效率低的情況,對(duì)旋風(fēng)分離器的入口形式、主直徑、排氣口直徑、排塵口直徑、圓柱段長(zhǎng)度、入口傾斜角度、排氣口伸入長(zhǎng)度、錐體角度、防返混錐頂角角度進(jìn)行優(yōu)選,由于分析的因素比較多,利用兩次正交試驗(yàn),在確保結(jié)果科學(xué)真實(shí)的基礎(chǔ)上,減少計(jì)算量。通過兩個(gè)正交試驗(yàn)的優(yōu)選,得出優(yōu)選結(jié)構(gòu)。為了符合實(shí)際應(yīng)用,在優(yōu)選結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,加裝灰斗,并對(duì)防返混錐的位置進(jìn)行了優(yōu)選。通過對(duì)比分析優(yōu)選前后的模型,結(jié)果表明優(yōu)選后的模型具有較好的分離性能,且壓力降低于初始模型,選取合適的操作參數(shù),最終達(dá)到降阻增效的目的。
[Abstract]:The cyclone separator is an important unit in the catalytic cracking reaction regeneration system of the refinery. The separation efficiency of the cyclone separator is generally low in actual production. A large number of catalysts are needed in the process of catalytic cracking, and the cyclone separator collects large particle catalysts. It is easy to use, while the small catalyst loses a lot of resources and pollutes the environment at the same time. In this paper, the cyclone separator in the FCC unit of a petrochemical plant is used as the basic model by using the computational fluid dynamics software. The movement of gas-solid two-phase flow in cyclone separator is studied around two main performance indexes: separation efficiency and pressure drop. The reasonable turbulence model can accurately predict the gas phase flow field in the cyclone separator. In this paper, a variety of turbulence models are used to simulate the cyclone separator. By comparing the simulation results with the previous LAD test results, it is determined that the RSM turbulence model is the model used in the gas phase simulation of the cyclone separator, because the concentration of solid particles in the cyclone separator is relatively low. After determining the turbulence model, the initial model of cyclone separator is simulated and analyzed, and the velocity field, particle trajectory, particle classification efficiency of the initial model of cyclone separator are analyzed. Based on the analysis of the total efficiency and pressure drop of the cyclone separator, it is found that the separation characteristics of the initial model are poor and the separation ability of the large particles is better. The separation ability of fine particles should be improved. In order to ensure the accuracy of calculation, this paper determines the judging basis of model convergence, that is, the convergence of residual curve is satisfied, and the pressure coefficient curve tends to be stable. On the basis of the analysis of the basic model, aiming at the low separation efficiency, the inlet form, the main diameter and the outlet diameter of the cyclone separator are studied. The diameter of dust outlet, the length of cylinder section, the angle of inlet inclination, the length of exhaust outlet, the angle of cone and the angle of anti-mixing cone are selected. Because there are many factors in the analysis, two orthogonal tests are used. On the basis of ensuring the scientific truth of the results, the calculation amount is reduced. Through the optimum selection of two orthogonal experiments, the optimal selection structure is obtained. In order to meet the practical application, the ash hopper is added on the basis of the optimized selection structure. By comparing and analyzing the model before and after the optimization, the results show that the model has better separation performance, and the pressure is lower than the initial model, and the appropriate operating parameters are selected. Finally, the purpose of reducing resistance and increasing efficiency is achieved.
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE967

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本文編號(hào)：1638046