旋流反应器内颗粒停留时间分布的CFD模拟.pdf

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1、第43卷第1期石油化工设备Vo1．43NO．12Ol4年1月PETRO—CHEMICAIEQUIPMENTJan．2o14文章编号：1000—7466(2014)01_0009—05旋流反应器内颗粒停留时间分布的CFD模拟黄峰，孙治谦，王振波，王亮。，张玉春，金有海(1．中国石油大学(华东)化学工程学院，山东青岛266580；2．中国石油大港石化公司第一联合车间，天津300280)摘要：采用欧拉双流体模型对旋流反应器内气固两相流动进行数值模拟，附加无反应组分输运方程研究颗粒停留时间分布(RTD)，并考察了操作参数和催化剂粒径对RTD的影响。结果表明，旋流

2、反应器内RTD曲线为单峰分布，切向入口气速越大，颗粒RTD无因次方差减小，流动越接近平推流。增大颗粒循环量可减少颗粒平均停留时间，但加剧了颗粒返混。此外，平均停留时间随颗粒粒径增大，呈现出先增大后减小的趋势，且颗粒越小，返混越严重。关键词：旋流反应器；CFD模拟；停留时间；返混中图分类号：TQ050．2；TE966文献标志码：Ad0j：10．3969／j．issn．1000—7466．2014．01．002CFDSimulationofParticleResidenceTimeDistributioninCycloneReactorHUANGFeng，S

3、UNZhi—qian。WANGZhen—bo，WANGLiang，ZHANGYu—chun，JINYou—hai(1．InstituteofChemicalTechnology，ChinaUniversityofPetroleum(EastChina)，Qingdao266580，China；2．DagangPetrochemicalCompanyofCNPC，Tianjin300280，China)Abstract：Gas—solidtwo—phaseflowofcyclonereactorwassimulatedwiththeEu1erdoublef

4、lUidmodel，andtheparticleRTD(residencetimedistribution)inthereactorwasstudiedbyusingspeciestransportequationwithnoreaction．EffectsOfoperatingparametersandcatalystsizeonRTDwereinvestigated．TheresultsshowthattheparticleRTDcurvesofcyclonereactorareuni—moda1．Withthegasvelocityoftangen

5、tialinletincreased，theparticleRTDdimensionlessvari—ancedecreases，andparticleflowtrendstOplugflow．Increasingtheparticlecirculationcanre—ducethemeanresidencetimebutaggravatebackmixing．Itisfoundthat，theparticlemeanresi—dencetimeincreasesfirstandthendecreaseswiththeincreaseoftheparti

6、clesize，andthesmallparticlesaremorelikelytobebackmixing．Keywords：cyclonereactor；CFDsimulation；residencetime；backmixing旋流反应器是在旋流器基础上开发的一种短接剂与油气混合情况和接触时间等。气固接触时问越触气固催化反应器，主要由混合腔和分离腔组成。长，反应进行得越完全，但是时间过长，易引起二次马艺等人研究了旋流反应器内全场气相流动结裂化。因此，颗粒停留时间分布(ResidenceTime构『1]，张玉春等人对旋流反应器}昆合腔内气固混合Di

7、stribution，RTD)最终会影响到反应的产品收率特性及颗粒运动轨迹进行了数值研究‘。J。对反应和选择性。研究颗粒RTD可以从宏观上掌握颗粒器来说，化学反应进行的完全程度主要取决于催化在反应器内的混合情况和反应时问，对于热态条件收稿日期：2013—07—28基金项目：国家自然科学基金(No：21276281)；重质油国家重点实验室开放基金(SKIOP201103008)作者简介：黄峰(1989一)，男，江西宜春人，在读硕士研究生，从事计算流体力学、多相流动过程等相关研究工作。石油化工设备2014年第43卷下反应器过程强化与放大具有重大意义。在气固两

8、相停留时间分布的实验测量过程中，存在着示踪剂的注入、在线检测及示踪过程对反应器内