喷雾造粒塔气提过程气固两相流动规律的数值模拟

发布时间：2021-10-31 09:27

　　重质油加工已经成为当今世界石油加工炼制的重要组成部分,加工重油的一项新工艺为重质油梯级分离工艺。喷雾造粒塔是该工艺中的关键设备之一,其优化设计及合理操作直接影响重油梯级分离工艺中的沥青造粒和溶剂回收过程。脱油沥青颗粒的流化和气提过程是喷雾造粒系统的一个重要环节。气提段的结构改进及操作条件的优化从根本上说都是基于对其内部气固两相流动过程的充分认识。采用CFD方法对喷雾造粒塔内气固两相流动和脱油沥青颗粒的流化及气提过程进行数值模拟研究。首先针对造粒塔分离性能和排料堵塞的问题,考察喷嘴不同进料结构对其分离性能和颗粒浓度分布的影响,计算结果表明0°直喷时沥青颗粒在塔底均匀分布,塔内颗粒浓度底部较高,在气提氮气的作用下,物料在塔底大量堆积。斜进料结构造粒塔内产生双层旋流,离心力的作用促进颗粒与气相溶剂的快速分离,颗粒沿外壁向下运动并顺利从底部物料排出口排出。其次,在欧拉两相流的基础上,考虑到脱油沥青颗粒易团聚的特点,对曳力模型进行修正后建立流化床内气固两相流动模型,考察了脱油沥青颗粒在床内的散式流态化过程,结果表明当流化气速为0.02m/s时,颗粒均匀地分布在床层上,整个床层已经完全流化。随着流... 

【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
第2章 文献综述
    2.1 超临界溶剂深度脱沥青-喷雾造粒技术简介
        2.1.1 旋流式喷雾造粒塔的工作流程
        2.1.2 喷雾造粒塔的研究进展
        2.1.3 脱油沥青颗粒流化输送性能研究进展
    2.2 颗粒的分类及流化形式
        2.2.1 流态化分类
        2.2.2 流态化的判别方式
        2.2.3 粘性颗粒的流态化特性
    2.3 颗粒在流体中的运动
        2.3.1 颗粒在流体中的受力分析
        2.3.2 起始流化速度
        2.3.3 终端沉降速度
    2.4 汽提器及汽提技术概述
        2.4.1 汽提器概述
        2.4.2 汽提技术研究方法
    2.5 CFD方法模拟气固流动过程基本流程
        2.5.1 欧拉双流体模型
        2.5.2 湍流流动模型
        2.5.3 颗粒相压力的封闭与粘度的计算
        2.5.4 气固曳力模型介绍
        2.5.5 颗粒团聚现象及其模拟
    2.6 文献综述小结与本文研究任务
第3章 工业级喷雾造粒塔内气固分离过程的数值模拟
    3.1 计算条件的确定
    3.2 几何模型和网格划分
    3.3 边界条件及求解方法
    3.4 数值模拟结果及讨论
        3.4.1 造粒塔内整体流场特性分析
        3.4.2 速度分布
        3.4.3 压力分布
        3.4.4 颗粒浓度分布
        3.4.5 射流角度对分离性能的影响规律
    3.5 本章小结
第4章 脱油沥青颗粒的散式流化及气提特性模拟
    4.1 几何模型与边界条件
    4.2 脱油沥青颗粒的散式流化特性模拟
        4.2.1 计算工况确定
        4.2.2 曳力模型对结果影响
        4.2.3 颗粒间恢复系数的影响
        4.2.4 流化气速对床层的影响
        4.2.5 颗粒速度的径向分布
        4.2.6 流化床内的流场特性分析
        4.2.7 脱油沥青颗粒的流化性能
    4.3 脱油沥青颗粒的气提特性模拟
        4.3.1 示踪气体浓度的轴向分布
        4.3.2 示踪气体浓度的径向分布
        4.3.3 不同气提表观气速下示踪气体浓度分布云图
        4.3.4 气提器的气提效率计算
    4.4 本章小结
第5章 气提气量对造粒塔分离空间流场的影响规律
    5.1 气提气量对直喷进料方式下造粒塔分离空间的影响
        5.1.1 整体流场特性分析
        5.1.2 气提气量对排气口下端流场的影响
        5.1.3 气提气量对射流影响区流场影响
        5.1.4 气提气量对稳定区流场的影响
        5.1.5 气提气量对颗粒浓度分布的影响
        5.1.6 气提气量对分离性能的影响
    5.2 气提气量对 45°斜喷进料方式下的造粒塔分离空间的影响
        5.2.1 整体流场特性分析
        5.2.2 气提气量对排气口下端流场的影响
        5.2.3 气提气量对射流影响区流场的影响
        5.2.4 气提气量对旋流稳定区的影响
        5.2.5 气提气量对颗粒浓度分布的影响
        5.2.6 气提气量对分离性能的影响
    5.3 本章小结
第6章 结论
符号说明
参考文献
致谢
发表论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]阵列旋转式射流分布器的结构设计与实验研究[J]. 王娟,毛羽,孙晓伟,王江云.  化工学报. 2011(02)
[2]关于“汽提”与“气提”的讨论[J]. 沈华民.  化肥工业. 2010(06)
[3]重质油梯级分离新工艺的工程基础研究[J]. 徐春明,赵锁奇,卢春喜,孙学文,许志明,鄂承林.  化工学报. 2010(09)
[4]气固流化床中不同颗粒的流动模式及其转变[J]. 任聪静,王靖岱,阳永荣.  浙江大学学报(工学版). 2010(02)
[5]重油催化裂化化学汽提器工艺条件的研究[J]. 戴鑑,杨光福,王刚,徐春明,高金森.  化学反应工程与工艺. 2009(02)
[6]几种湍流模型及其在FLUENT中的应用[J]. 任志安,郝点,谢红杰.  化工装备技术. 2009(02)
[7]重油催化裂化装置汽提段改造与应用分析[J]. 于海明,尤克伟.  炼油技术与工程. 2008(02)
[8]磨料水射流中磨料颗粒的受力分析[J]. 王明波,王瑞和.  中国石油大学学报(自然科学版). 2006(04)
[9]双流体模型中曳力及恢复系数对气固流动的影响[J]. 王嘉骏,顾雪萍,杨富军,冯连芳.  高校化学工程学报. 2006(02)
[10]催化裂化新型环流汽提器的大型冷模实验[J]. 张永民,卢春喜,时铭显.  高校化学工程学报. 2004(03)



本文编号：3467878