TMP反應器內(nèi)流場的CFD模擬及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、TMP(兩段提升管多產(chǎn)丙烯)技術是在中國石油股份公司的支持下，由中國石油大學(華東)在兩段提升管催化裂化(TSRFCC)技術基礎上開發(fā)的多產(chǎn)丙烯兼顧輕油的重油催化轉(zhuǎn)化技術。中石油大慶煉化分公司快速流化床TMP反應器在運行過程中，出現(xiàn)了催化劑磨損嚴重和反應氣體與催化劑混合效果差的問題。
　　 本文首先自建了小型TMP反應器，實驗測定不同反應器結(jié)構(gòu)時催化劑碰撞磨損的嚴重程度，利用CFD模擬TMP反應器內(nèi)的流場分布，查找催化劑碰撞磨損

2、的主要區(qū)域和大致速度，分析反應器結(jié)構(gòu)對催化劑磨損的影響。將試驗結(jié)果和模擬分析相比較，發(fā)現(xiàn)兩者具有一致性，證實了所選Eulerian-Eulerian模型的正確性和模擬結(jié)果與實際流場情況的相符合。通過對流場內(nèi)的催化劑的空間分布進行分析，得到氣固混合效果，發(fā)現(xiàn)混合C4流線圖形呈現(xiàn)的湍動效果越強，氣固混合效果越好。反應器改造及其優(yōu)化要兼顧混合效果和催化劑的磨損程度，綜合分析不同的結(jié)構(gòu)方案，對混合C4進口結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計，初步確定，混合C4進口

3、采用分布器的進料方式：分布器緊貼反應器壁面，均布9個斜向上成30°的噴嘴。
　　 選用小型TMP反應器模擬所用的Eulerian-Eulerian模型，利用CFD模擬工業(yè)中以前、現(xiàn)用和優(yōu)化后的TMP反應器內(nèi)的流場，分析反應器內(nèi)的催化劑碰撞磨損狀況和氣固混合效果。結(jié)果表明，現(xiàn)用反應器與以前的反應器相比，混合效果有很大提高，催化劑的磨損也有很大的減少，這與工業(yè)實際情況相符。將小試的實驗和模擬結(jié)果建議的混合C4進口結(jié)構(gòu)用于工業(yè)TMP反

4、應器，模擬結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的工業(yè)TMP反應器內(nèi)的流場，模擬結(jié)果表明反應器內(nèi)催化劑平均體積分率約為0.06，主要反應區(qū)域的催化劑體積分率在0.025至0.035之間，催化劑體積分率在0.01至0.1之間的區(qū)域占整個反應空間的98.13％，表明氣固混合效果很好。催化劑碰撞主要區(qū)域面積約為0.23m2，速度為2.78m/s，與現(xiàn)在所用TMP相比很接近；但是整個TMP壁面附近的平均催化劑顆粒速度為7.90m/s，比現(xiàn)用結(jié)構(gòu)速度10.05m/s有所下降