近年來(lái),面對(duì)石油資源的短缺、原油重質(zhì)化程度越來(lái)越高、動(dòng)蕩的國(guó)際油價(jià)和燃油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的不斷升級(jí)以及日益嚴(yán)格的污染物排放要求的壓力,石油化工行業(yè)的發(fā)展越來(lái)越趨向于走渣油的深度加工、環(huán)境友好、產(chǎn)品清潔化的道路。本文利用商用CFD軟件對(duì)STRONG沸騰床渣油加氫反應(yīng)器在冷模條件下進(jìn)行了數(shù)值模擬,并且提出了一種新的循環(huán)結(jié)構(gòu)模型用來(lái)解析具有循環(huán)流動(dòng)的液相停留時(shí)間分布曲線;進(jìn)一步地,對(duì)現(xiàn)有反應(yīng)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化;最后,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了簡(jiǎn)單反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和復(fù)雜反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型的研究。結(jié)果表明:(1)氣速增大和反應(yīng)器結(jié)構(gòu)改進(jìn)對(duì)于改善流體的流動(dòng)特性、液相混合特性和反應(yīng)特性均具有積極意義。(2)液相速度增大可以明顯改善液相的混合特性,但是對(duì)流動(dòng)特性會(huì)產(chǎn)生不利影響。(3)顆粒直徑增加可以在一定程度上改善液體混合特性,但是其對(duì)流體的流動(dòng)特性和液相反應(yīng)特性會(huì)產(chǎn)生不利影響。(4)氣泡直徑增加對(duì)于流體的流動(dòng)特性、液相混合特性和反應(yīng)特性均產(chǎn)生不利影響。

【文章頁(yè)數(shù)】：153 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)說(shuō)明
第一章 文獻(xiàn)綜述
    引言
    1.1 渣油加工處理技術(shù)現(xiàn)狀
        1.1.1 溶劑脫瀝青工藝
        1.1.2 延遲焦化
        1.1.3 流化焦化和靈活焦化
        1.1.4 渣油催化裂化
        1.1.5 渣油加氫裂化
    1.2 渣油加氫反應(yīng)器研究現(xiàn)狀
        1.2.1 三相流化床研究現(xiàn)狀
        1.2.2 STRNG沸騰床研究現(xiàn)狀
    1.3 沸騰床的流動(dòng)特性與液相混合特性
        1.3.1 流動(dòng)特性
        1.3.2 返混
        1.3.3 液相停留時(shí)間分布
    1.4 模擬方法
        1.4.1 CFD軟件介紹
        1.4.2 CFD軟件結(jié)構(gòu)
        1.4.3 CFD工作方法
        1.4.4 CFD數(shù)值模擬流程
    1.5 課題內(nèi)容與研究意義
    1.6 本章小結(jié)
第二章 STRONG沸騰床CFD傳遞模型與數(shù)值模擬方法
    2.1 物理模型
        2.1.1 STRONG沸騰床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)及尺寸
        2.1.2 STRONG沸騰床反應(yīng)器工作原理
    2.2 數(shù)學(xué)模型
        2.2.1 物理模型基本假定
        2.2.2 網(wǎng)格劃分
        2.2.3 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢驗(yàn)
    2.3 主控方程及模擬方法
        2.3.1 CFD數(shù)值模擬方法和分類
        2.3.2 多相流模型的選取
    2.4 相間作用力模型的選取
        2.4.1 液固相之間的曳力
        2.4.2 氣液相之間的曳力
        2.4.3 氣固相之間的曳力
    2.5 湍流方程
    2.6 壁面函數(shù)的選取
    2.7 控制方程總結(jié)
    2.8 附加條件
    2.9 計(jì)算穩(wěn)定判據(jù)
    2.10 松弛因子的設(shè)定
    2.11 計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)的設(shè)定
    2.12 模型驗(yàn)證
    2.13 本章小結(jié)
第三章 STRONG沸騰床數(shù)值模擬與流動(dòng)和混合特性分析
    3.1 研究目的
    3.2 沸騰床內(nèi)流體流動(dòng)過(guò)程分析
        3.2.1 真實(shí)反應(yīng)器內(nèi)流體流動(dòng)過(guò)程
        3.2.2 數(shù)值模擬結(jié)果
    3.3 流體力學(xué)分析
        3.3.1 整體流體力學(xué)分析
        3.3.2 反應(yīng)器流線與三相分離器流動(dòng)特性分析
    3.4 操作參數(shù)對(duì)沸騰床流動(dòng)特性的影響
        3.4.1 氣相速度增加(u_G=0.03m/s)對(duì)反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng)特性的影響
        3.4.2 液相速度增大(u_L=0.02m/s)對(duì)流動(dòng)特性的影響
        3.4.3 固體顆粒直徑增加(d_p=0.2mm)對(duì)反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)的影響
        3.4.4 氣泡直徑增大(d_B=0.03mm)對(duì)沸騰床內(nèi)流動(dòng)特性的影響
    3.5 停留時(shí)間分布曲線的測(cè)定方法
        3.5.1 停留時(shí)間分布曲線數(shù)值模擬方法
        3.5.2 液相停留時(shí)間分布曲線的測(cè)定
    3.6 停留時(shí)間分布理論的應(yīng)用
    3.7 循環(huán)結(jié)構(gòu)分析
        3.7.1 循環(huán)結(jié)構(gòu)停留時(shí)間分布密度函數(shù)的頻域推導(dǎo)
        3.7.2 循環(huán)結(jié)構(gòu)停留時(shí)間分布密度函數(shù)的時(shí)域推導(dǎo)
        3.7.3 循環(huán)流結(jié)構(gòu)傳遞函數(shù)的分析
        3.7.4 不同情況循環(huán)結(jié)構(gòu)傳遞函數(shù)的推導(dǎo)
    3.8 液相停留時(shí)間分布的表征
        3.8.1 標(biāo)準(zhǔn)操作條件下液相停留時(shí)間分布曲線
        3.8.2 氣相速度增大(u_G=0.03m/s)對(duì)液相停留時(shí)間分布的影響
        3.8.3 液相速度增加(u_L=0.02m/s)對(duì)液相停留時(shí)間分布的影響
        3.8.4 固體顆粒直徑增加對(duì)(d_p=0.2mm)液相停留時(shí)間分布曲線
        3.8.5 氣泡直徑增加(d_B=0.03mm)對(duì)液相停留時(shí)間分布曲線
    3.9 本章小結(jié)
第四章 沸騰床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)與優(yōu)化以及反應(yīng)特性分析
    4.1 研究目的
    4.2 設(shè)置“Y”型軸向擋板對(duì)沸騰床反應(yīng)器流動(dòng)特性和混合特性的影響
        4.2.1 “Y”型擋板對(duì)沸騰床反應(yīng)器軸向、徑向分率的影響
        4.2.2 “Y”型擋板對(duì)沸騰床內(nèi)氣液固三相體積分率分布的影響
        4.2.3 “Y”型擋板對(duì)沸騰床流線的影響
        4.2.4 “Y”型擋板對(duì)沸騰床液相停留時(shí)間分布的影響
    4.3 設(shè)置“八”型軸向擋板對(duì)沸騰床流動(dòng)特性和混合特性的影響
        4.3.1 “八”字型擋板對(duì)沸騰床內(nèi)軸向、徑向體積分率的影響
        4.3.2 “八”字型擋板對(duì)沸騰床內(nèi)氣液固三相體積分率分布的影響
        4.3.3 “八”字型擋板對(duì)沸騰床流線的影響
        4.3.4 “八”字型擋板對(duì)沸騰床液相停留時(shí)間分布的影響
    4.4 STRONG渣油加氫沸騰床反應(yīng)器反應(yīng)特性分析
        4.4.1 簡(jiǎn)單反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件下反應(yīng)特性分析
        4.4.2 復(fù)雜反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件下反應(yīng)特性分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 建議
參考文獻(xiàn)
致謝
研究成果及論文發(fā)表
作者及導(dǎo)師簡(jiǎn)介
碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會(huì)決議書(shū)



本文編號(hào)：3820143