發(fā)布時間：2023-05-19 23:59

　　近年來,面對石油資源的短缺、原油重質(zhì)化程度越來越高、動蕩的國際油價和燃油質(zhì)量標準的不斷升級以及日益嚴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STRONG沸騰床渣油加氫反應器在冷模條件下進行了數(shù)值模擬,并且提出了一種新的循環(huán)結構模型用來解析具有循環(huán)流動的液相停留時間分布曲線;進一步地,對現(xiàn)有反應器結構進行了改進和優(yōu)化;最后,在此基礎上進行了簡單反應動力學和復雜反應動力學模型的研究。結果表明:(1)氣速增大和反應器結構改進對于改善流體的流動特性、液相混合特性和反應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,但是對流動特性會產(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,但是其對流體的流動特性和液相反應特性會產(chǎn)生不利影響。(4)氣泡直徑增加對于流體的流動特性、液相混合特性和反應特性均產(chǎn)生不利影響。

【文章頁數(shù)】：153 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號說明
第一章 文獻綜述
    引言
    1.1 渣油加工處理技術現(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 沸騰床的流動特性與液相混合特性
        1.3.1 流動特性
        1.3.2 返混
        1.3.3 液相停留時間分布
    1.4 模擬方法
        1.4.1 CFD軟件介紹
        1.4.2 CFD軟件結構
        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
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沸騰床反應器結構及尺寸
        2.1.2 STRONG沸騰床反應器工作原理
    2.2 數(shù)學模型
        2.2.1 物理模型基本假定
        2.2.2 網(wǎng)格劃分
        2.2.3 網(wǎng)格無關性檢驗
    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
    2.8 附加條件
    2.9 計算穩(wěn)定判據(jù)
    2.10 松弛因子的設定
    2.11 計算時間步長的設定
    2.12 模型驗證
    2.13 本章小結
第三章 STRONG沸騰床數(shù)值模擬與流動和混合特性分析
    3.1 研究目的
    3.2 沸騰床內(nèi)流體流動過程分析
        3.2.1 真實反應器內(nèi)流體流動過程
        3.2.2 數(shù)值模擬結果
    3.3 流體力學分析
        3.3.1 整體流體力學分析
        3.3.2 反應器流線與三相分離器流動特性分析
    3.4 操作參數(shù)對沸騰床流動特性的影響
        3.4.1 氣相速度增加(u_G=0.03m/s)對反應器內(nèi)流動特性的影響
        3.4.2 液相速度增大(u_L=0.02m/s)對流動特性的影響
        3.4.3 固體顆粒直徑增加(d_p=0.2mm)對反應器內(nèi)流動狀態(tài)的影響
        3.4.4 氣泡直徑增大(d_B=0.03mm)對沸騰床內(nèi)流動特性的影響
    3.5 停留時間分布曲線的測定方法
        3.5.1 停留時間分布曲線數(shù)值模擬方法
        3.5.2 液相停留時間分布曲線的測定
    3.6 停留時間分布理論的應用
    3.7 循環(huán)結構分析
        3.7.1 循環(huán)結構停留時間分布密度函數(shù)的頻域推導
        3.7.2 循環(huán)結構停留時間分布密度函數(shù)的時域推導
        3.7.3 循環(huán)流結構傳遞函數(shù)的分析
        3.7.4 不同情況循環(huán)結構傳遞函數(shù)的推導
    3.8 液相停留時間分布的表征
        3.8.1 標準操作條件下液相停留時間分布曲線
        3.8.2 氣相速度增大(u_G=0.03m/s)對液相停留時間分布的影響
        3.8.3 液相速度增加(u_L=0.02m/s)對液相停留時間分布的影響
        3.8.4 固體顆粒直徑增加對(d_p=0.2mm)液相停留時間分布曲線
        3.8.5 氣泡直徑增加(d_B=0.03mm)對液相停留時間分布曲線
    3.9 本章小結
第四章 沸騰床反應器的結構改進與優(yōu)化以及反應特性分析
    4.1 研究目的
    4.2 設置“Y”型軸向擋板對沸騰床反應器流動特性和混合特性的影響
        4.2.1 “Y”型擋板對沸騰床反應器軸向、徑向分率的影響
        4.2.2 “Y”型擋板對沸騰床內(nèi)氣液固三相體積分率分布的影響
        4.2.3 “Y”型擋板對沸騰床流線的影響
        4.2.4 “Y”型擋板對沸騰床液相停留時間分布的影響
    4.3 設置“八”型軸向擋板對沸騰床流動特性和混合特性的影響
        4.3.1 “八”字型擋板對沸騰床內(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”字型擋板對沸騰床流線的影響
        4.3.4 “八”字型擋板對沸騰床液相停留時間分布的影響
    4.4 STRONG渣油加氫沸騰床反應器反應特性分析
        4.4.1 簡單反應動力學條件下反應特性分析
        4.4.2 復雜反應動力學條件下反應特性分析
    4.5 本章小結
第五章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 建議
參考文獻
致謝
研究成果及論文發(fā)表
作者及導師簡介
碩士研究生學位論文答辯委員會決議書



本文編號：3820143