渣油加氢沸腾床冷模多相流的模拟与分析
发布时间：2023-05-19 23:59
近年来,面对石油资源的短缺、原油重质化程度越来越高、动荡的国际油价和燃油质量标准的不断升级以及日益严格的污染物排放要求的压力,石油化工行业的发展越来越趋向于走渣油的深度加工、环境友好、产品清洁化的道路。本文利用商用CFD软件对STRONG沸腾床渣油加氢反应器在冷模条件下进行了数值模拟,并且提出了一种新的循环结构模型用来解析具有循环流动的液相停留时间分布曲线;进一步地,对现有反应器结构进行了改进和优化;最后,在此基础上进行了简单反应动力学和复杂反应动力学模型的研究。结果表明:(1)气速增大和反应器结构改进对于改善流体的流动特性、液相混合特性和反应特性均具有积极意义。(2)液相速度增大可以明显改善液相的混合特性,但是对流动特性会产生不利影响。(3)颗粒直径增加可以在一定程度上改善液体混合特性,但是其对流体的流动特性和液相反应特性会产生不利影响。(4)气泡直径增加对于流体的流动特性、液相混合特性和反应特性均产生不利影响。
【文章页数】：153 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 文献综述
引言
1.1 渣油加工处理技术现状
1.1.1 溶剂脱沥青工艺
1.1.2 延迟焦化
1.1.3 流化焦化和灵活焦化
1.1.4 渣油催化裂化
1.1.5 渣油加氢裂化
1.2 渣油加氢反应器研究现状
1.2.1 三相流化床研究现状
1.2.2 STRNG沸腾床研究现状
1.3 沸腾床的流动特性与液相混合特性
1.3.1 流动特性
1.3.2 返混
1.3.3 液相停留时间分布
1.4 模拟方法
1.4.1 CFD软件介绍
1.4.2 CFD软件结构
1.4.3 CFD工作方法
1.4.4 CFD数值模拟流程
1.5 课题内容与研究意义
1.6 本章小结
第二章 STRONG沸腾床CFD传递模型与数值模拟方法
2.1 物理模型
2.1.1 STRONG沸腾床反应器结构及尺寸
2.1.2 STRONG沸腾床反应器工作原理
2.2 数学模型
2.2.1 物理模型基本假定
2.2.2 网格划分
2.2.3 网格无关性检验
2.3 主控方程及模拟方法
2.3.1 CFD数值模拟方法和分类
2.3.2 多相流模型的选取
2.4 相间作用力模型的选取
2.4.1 液固相之间的曳力
2.4.2 气液相之间的曳力
2.4.3 气固相之间的曳力
2.5 湍流方程
2.6 壁面函数的选取
2.7 控制方程总结
2.8 附加条件
2.9 计算稳定判据
2.10 松弛因子的设定
2.11 计算时间步长的设定
2.12 模型验证
2.13 本章小结
第三章 STRONG沸腾床数值模拟与流动和混合特性分析
3.1 研究目的
3.2 沸腾床内流体流动过程分析
3.2.1 真实反应器内流体流动过程
3.2.2 数值模拟结果
3.3 流体力学分析
3.3.1 整体流体力学分析
3.3.2 反应器流线与三相分离器流动特性分析
3.4 操作参数对沸腾床流动特性的影响
3.4.1 气相速度增加(uG=0.03m/s)对反应器内流动特性的影响
3.4.2 液相速度增大(uL=0.02m/s)对流动特性的影响
3.4.3 固体颗粒直径增加(dp=0.2mm)对反应器内流动状态的影响
3.4.4 气泡直径增大(dB=0.03mm)对沸腾床内流动特性的影响
3.5 停留时间分布曲线的测定方法
3.5.1 停留时间分布曲线数值模拟方法
3.5.2 液相停留时间分布曲线的测定
3.6 停留时间分布理论的应用
3.7 循环结构分析
3.7.1 循环结构停留时间分布密度函数的频域推导
3.7.2 循环结构停留时间分布密度函数的时域推导
3.7.3 循环流结构传递函数的分析
3.7.4 不同情况循环结构传递函数的推导
3.8 液相停留时间分布的表征
3.8.1 标准操作条件下液相停留时间分布曲线
3.8.2 气相速度增大(uG=0.03m/s)对液相停留时间分布的影响
3.8.3 液相速度增加(uL=0.02m/s)对液相停留时间分布的影响
3.8.4 固体颗粒直径增加对(dp=0.2mm)液相停留时间分布曲线
3.8.5 气泡直径增加(dB=0.03mm)对液相停留时间分布曲线
3.9 本章小结
第四章 沸腾床反应器的结构改进与优化以及反应特性分析
4.1 研究目的
4.2 设置“Y”型轴向挡板对沸腾床反应器流动特性和混合特性的影响
4.2.1 “Y”型挡板对沸腾床反应器轴向、径向分率的影响
4.2.2 “Y”型挡板对沸腾床内气液固三相体积分率分布的影响
4.2.3 “Y”型挡板对沸腾床流线的影响
4.2.4 “Y”型挡板对沸腾床液相停留时间分布的影响
4.3 设置“八”型轴向挡板对沸腾床流动特性和混合特性的影响
4.3.1 “八”字型挡板对沸腾床内轴向、径向体积分率的影响
4.3.2 “八”字型挡板对沸腾床内气液固三相体积分率分布的影响
4.3.3 “八”字型挡板对沸腾床流线的影响
4.3.4 “八”字型挡板对沸腾床液相停留时间分布的影响
4.4 STRONG渣油加氢沸腾床反应器反应特性分析
4.4.1 简单反应动力学条件下反应特性分析
4.4.2 复杂反应动力学条件下反应特性分析
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 建议
参考文献
致谢
研究成果及论文发表
作者及导师简介
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书
本文编号：3820143
【文章页数】：153 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 文献综述
引言
1.1 渣油加工处理技术现状
1.1.1 溶剂脱沥青工艺
1.1.2 延迟焦化
1.1.3 流化焦化和灵活焦化
1.1.4 渣油催化裂化
1.1.5 渣油加氢裂化
1.2 渣油加氢反应器研究现状
1.2.1 三相流化床研究现状
1.2.2 STRNG沸腾床研究现状
1.3 沸腾床的流动特性与液相混合特性
1.3.1 流动特性
1.3.2 返混
1.3.3 液相停留时间分布
1.4 模拟方法
1.4.1 CFD软件介绍
1.4.2 CFD软件结构
1.4.3 CFD工作方法
1.4.4 CFD数值模拟流程
1.5 课题内容与研究意义
1.6 本章小结
第二章 STRONG沸腾床CFD传递模型与数值模拟方法
2.1 物理模型
2.1.1 STRONG沸腾床反应器结构及尺寸
2.1.2 STRONG沸腾床反应器工作原理
2.2 数学模型
2.2.1 物理模型基本假定
2.2.2 网格划分
2.2.3 网格无关性检验
2.3 主控方程及模拟方法
2.3.1 CFD数值模拟方法和分类
2.3.2 多相流模型的选取
2.4 相间作用力模型的选取
2.4.1 液固相之间的曳力
2.4.2 气液相之间的曳力
2.4.3 气固相之间的曳力
2.5 湍流方程
2.6 壁面函数的选取
2.7 控制方程总结
2.8 附加条件
2.9 计算稳定判据
2.10 松弛因子的设定
2.11 计算时间步长的设定
2.12 模型验证
2.13 本章小结
第三章 STRONG沸腾床数值模拟与流动和混合特性分析
3.1 研究目的
3.2 沸腾床内流体流动过程分析
3.2.1 真实反应器内流体流动过程
3.2.2 数值模拟结果
3.3 流体力学分析
3.3.1 整体流体力学分析
3.3.2 反应器流线与三相分离器流动特性分析
3.4 操作参数对沸腾床流动特性的影响
3.4.1 气相速度增加(uG=0.03m/s)对反应器内流动特性的影响
3.4.2 液相速度增大(uL=0.02m/s)对流动特性的影响
3.4.3 固体颗粒直径增加(dp=0.2mm)对反应器内流动状态的影响
3.4.4 气泡直径增大(dB=0.03mm)对沸腾床内流动特性的影响
3.5 停留时间分布曲线的测定方法
3.5.1 停留时间分布曲线数值模拟方法
3.5.2 液相停留时间分布曲线的测定
3.6 停留时间分布理论的应用
3.7 循环结构分析
3.7.1 循环结构停留时间分布密度函数的频域推导
3.7.2 循环结构停留时间分布密度函数的时域推导
3.7.3 循环流结构传递函数的分析
3.7.4 不同情况循环结构传递函数的推导
3.8 液相停留时间分布的表征
3.8.1 标准操作条件下液相停留时间分布曲线
3.8.2 气相速度增大(uG=0.03m/s)对液相停留时间分布的影响
3.8.3 液相速度增加(uL=0.02m/s)对液相停留时间分布的影响
3.8.4 固体颗粒直径增加对(dp=0.2mm)液相停留时间分布曲线
3.8.5 气泡直径增加(dB=0.03mm)对液相停留时间分布曲线
3.9 本章小结
第四章 沸腾床反应器的结构改进与优化以及反应特性分析
4.1 研究目的
4.2 设置“Y”型轴向挡板对沸腾床反应器流动特性和混合特性的影响
4.2.1 “Y”型挡板对沸腾床反应器轴向、径向分率的影响
4.2.2 “Y”型挡板对沸腾床内气液固三相体积分率分布的影响
4.2.3 “Y”型挡板对沸腾床流线的影响
4.2.4 “Y”型挡板对沸腾床液相停留时间分布的影响
4.3 设置“八”型轴向挡板对沸腾床流动特性和混合特性的影响
4.3.1 “八”字型挡板对沸腾床内轴向、径向体积分率的影响
4.3.2 “八”字型挡板对沸腾床内气液固三相体积分率分布的影响
4.3.3 “八”字型挡板对沸腾床流线的影响
4.3.4 “八”字型挡板对沸腾床液相停留时间分布的影响
4.4 STRONG渣油加氢沸腾床反应器反应特性分析
4.4.1 简单反应动力学条件下反应特性分析
4.4.2 复杂反应动力学条件下反应特性分析
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 建议
参考文献
致谢
研究成果及论文发表
作者及导师简介
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书
本文编号：3820143
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3820143.html
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