SL-Ⅱ型乙烯裂解炉冷态流动特性的试验研究及热态数值模拟

摘要

中国石化扬子石油化工股份有限公司烯烃厂四台SL-Ⅱ型乙烯裂解炉运行过程中管壁温差比较大，局部过热现象比较严重，达不到设计运行周期。采用调整底部烧嘴和侧壁烧嘴燃料气流量比例来优化炉内温度分布，减小管壁温差，延长运行周期和炉管使用寿命。本课题采用冷态试验和热态数值模拟相结合的方法对辐射炉膛进行研究，为后期现场调试提供参考信息。 根据相似模化原理，在裂解炉模型上进行了冷态试验研究，采用PIV对炉内流场进行了测量，研究了底部烧嘴和侧壁烧嘴不同配风情况下炉内空气动力场的分布。同时采用FLUENT软件对此模型进行数值模拟，分析比较了底部烧嘴射流区、炉膛中部回流区、管壁和侧壁烧嘴附近区域流动规律，将数值模拟的结果和冷态试验研究的结果进行了对比，计算结果与试验结果吻合较好，表明利用FLUENT软件对裂解炉的数值模拟研究是可行的。 在热态模拟中，耦合反应管内反应动力学模型和炉膛内燃烧、辐射模型，研究了炉内流动、传热传质和燃烧辐射过程以及管内传热和裂解反应过程，预报了炉内的速度场、温度场、各组分的浓度场等各参数；预报了管内介质流动特性、管壁温度分布和管内产物收率分布规律。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1研究背景及意义

§1.1.1乙烯生产现状

§1.1.2乙烯裂解炉生产过程中存在的问题

§1.2本课题的研究目的、主要研究内容及意义

§1.2.1本课题的主要目的

§1.2.2本课题的主要研究内容

参考文献

第二章裂解炉膛理论数学模型的发展及模拟的国内外研究现状

§2.1理论模型的发展

§2.1.1零维模型

§2.1.2一维模型

§2.1.3二维及三维模型

§2.2国内外研究现状

参考文献

第三章试验系统及结果分析

§3.1试验系统的模化方法与相似条件

§3.1.1相似的条件及意义

§3.1.2第二自模区的确定

§3.1.3炉内热态模化原理

§3.1.4模化过程

§3.2试验系统及设备

§3.2.1试验设备参数

§3.3 PIV测量技术综述

§3.3.1 PIV测量技术综述

§3.3.2 PIV测量原理

§3.4试验结果及分析

§3.4.1试验工况的确定

§3.4.3试验结果及分析

§3.5试验总结

参考文献

第四章SL-Ⅱ型乙烯裂解炉的数值模拟及结果分析

§4.1 FLUENT软件简要介绍

§4.2 SL-Ⅱ型乙烯裂解炉冷态流动特性的数值模拟

§4.2.1数学模型和计算方法

§4.2.2边界条件

§4.2.3模拟对象的模化及网格划分

§4.2.4冷态数值模拟结果分析

§4.2.5冷态试验与数值模拟结果对比分析

本章小结

第五章SL-Ⅱ型乙烯裂解炉热态模拟

§5.1 SL-Ⅱ型乙烯裂解炉内燃烧和传热过程数值模拟

§5.1.1数学模型及控制方程

§5.1.2边界条件

§5.1.3模拟对象和工况

§5.1.4模拟结果及分析

§5.1.4模拟与试验结果比较及分析

§5.2 SL-Ⅱ型乙烯裂解炉管内传热及反应过程模拟

§5.2.1数学模型及控制方程

§5.2.2边界条件

§5.2.3模拟对象及工艺参数

§5.2.4模拟结果及讨论

本章小结

参考文献

第六章全文总结和展望

致谢

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