乙烯裂解炉石脑油裂解反应的数值模拟

以 SL-Ⅱ型乙烯裂解炉反应管为对象,结合烯烃厂裂解工艺参数,对管内石脑油裂解反应过程进行了模拟研究。裂解反应模型采用 Kumar 提出的分子反应模型,模拟得到了管内油气流速、温度、裂解产物的变化规律。结果表明,近壁层流层的存在使得管内油气径向速度、温度梯度较大,二维管内模型可以更全面地描述裂解反应过程。模拟得到的裂解产物收率与裂解炉的生产运行数据进行了比较,两者基本一致,验证了裂解反应模型的合理性。     

耦合法模拟乙烷裂解炉烧焦过程

以KTI-SMK型乙烷裂解炉为研究对象,采用同时计算炉膛和炉管传热的耦合法模拟了空气和水蒸气的混合烧焦过程,分别以活塞流、缩壳模型以及区域法描述管内流体流动、气固非均相反应以及炉膛传热,计算出烧焦过程中管内气体温度分布、管壁温度分布、焦炭厚度分布、炉管出口碳氧化合物含量和炉管出口气体温度.其中,烧焦时间、炉管出口碳氧化合物含量和炉管出口气体温度的计算结果与生产数据基本相符.按目前的烧焦程序进行模拟,结果表明,烧焦结束时,管内依然残留5%的焦炭,管壁最高温度低于管材极限,说明现采用的烧焦工艺还可以进一步优化.     

赛科裂解炉辐射段燃烧的数值模拟及优化

利用计算流体软件,采用合适的数学模型,对赛科（SECCO）裂解炉的两种设计方案进行数值模拟,得到裂解炉炉膛内流体流场、燃料燃烧和烟气温度场等详细信息,揭示了炉膛内烟气流动、燃烧和传热过程的相互影响及特点。模拟结果表明,底部燃烧器的原始设计方案中,热量分布不均,局部高温区,炉膛内温度梯度大;底部燃烧器加侧壁燃烧器的优化方案中,能提供较均匀的热量分布,炉膛内温度梯度小,有利于反应管均匀受热。     

一种新型裂解炉炉管强化传热数值模拟

利用计算流体动力学(computational fluid dynamic,CFD)方法对含新型内插件强化传热辐射炉管(fortified induced turbulence,FIT)进行了流体流动与传热特性的研究,采用RNG双方程模型求解了动量方程和能量方程,给出了FIT炉管内的流体流动和传热特性,包括速度场、湍动强度和温度场的分布;计算了FIT炉管的强化传热因子和压降。研究结果表明,FIT炉管内插件迫使流体流动由活塞流转变为旋转流,增强了流动湍流程度,符合流动-能量场协同理论,同时流体边界层由于FIT炉管的特殊结构而减薄。FIT炉管具有增强辐射传热、减薄边界层、增加比表面积和旋流增强等强化传热特性。相比于普通当量圆炉管,FIT强化传热炉管的整体传热能力提高了20%左右,证明该新型炉管强化传热效果显著,可以在工程实际中应用。     

模拟乙烷裂解炉管中流体返混对烧焦过程的影响

针对裂解炉管弯头处流体运动状态变化的特点,采用柱塞流反应器(PFR)与串联全混流反应器(CSTR)组合的反应器模型,耦合计算了炉膛传热和辐射段炉管内的烧焦过程.将烧焦时焦炭表面氧分压、烧焦速率、炉管出口气体温度和碳氧化物含量、焦炭层厚度等影响的模拟结果与无返混的PFR模型的模拟结果进行了比较.结果表明:两种模型模拟的炉管出口气体温度和碳氧化物含量均与生产实际基本相合,但有返混的模型能更准确地描述烧焦结束时残碳在管内的分布特点.     

自动切换及烧焦APC技术在乙烯装置裂解炉的应用

乙烯装置裂解炉引入自动切换和烧焦APC技术后,在不同原料、不同炉型情况下,实现自动切换、自动烧焦等5个功能,优化了裂解炉操作,将系统波动降至最低,减少了物料浪费和能源消耗。     

GK-Ⅵ型裂解炉烧焦工艺的优化

通过对影响裂解炉炉管烧焦反应主要因素的分析,结合裂解炉运行、烧焦现状,对裂解炉烧焦工艺进行了优化,缩短了烧焦时间,降低了裂解炉物耗能耗。     

鲁姆斯SRT-IVHS乙烯裂解炉辐射段炉管的焊接

乙烯裂解炉是乙烯生产装置的关键设备,而乙烯裂解炉的辐射段炉管焊接质量又是乙烯裂解炉安装的难点,这里主要介绍了鲁姆斯SRT-IVHS裂解炉辐射段炉管的焊接准备、焊接材料、焊接工艺和焊接试验,掌握该种材料的焊接技术要点,以保证裂解炉辐射段炉管的焊接质量。     

论乙烯装置裂解炉辐射段炉管整体更换

对乙烯装置裂解炉辐射段炉管的结构、换管原因、整体更换方法及施工程序等方面进行了较为全面的阐述。     

烯烃装置裂解炉配置中计算流体力学的应用

德国Linde工程公司的博士介绍，工业上制聚烯烃主要通过长链烃类的吸热裂解。为此，原料通过置于燃烧室中外侧加热的裂解管而裂解。最近，进行物流模拟的工业数值计算技术达到了可成功地应用于工业炉的水平。原则上可根据流体力学、燃烧和传热来描述裂解管之间关于对流和辐射传热的作用。     

USC型乙烯裂解炉炉膛燃烧过程数值模拟

以广州石化的USC型乙烯裂解炉辐射段为几何模型,采用计算流体力学的方法对计算域进行几何建模和网格划分,用标准的k-ε湍流模型、非绝热的简化PDF燃烧模型和离散坐标辐射传热模型对炉膛内的燃烧和辐射状况进行三维全尺寸数值计算,以研究炉膛内的燃烧、传热和烟气流动情况.计算得到的流场合理,温度、浓度分布与实际吻合良好,说明对裂解炉辐射段的数值模拟计算是成功的.该模拟计算验证了所建立的乙烯裂解炉炉膛燃烧反应数学模型的可靠性和合理性,并为优化设计裂解炉结构提供理论参考.     

黄磷电炉数值模拟

计算流体力学技术(CFD)是进行流场计算、分析和预测的专用工具,在科学实验及工业中应用广泛。为了了解黄磷电炉内部流场温度分布、气体走向、炉体温度分布情况,应用CFD技术,对黄磷电炉进行分析、简化,选择合适的模型进行仿真模拟,实现电炉内部流场的重现,对黄磷电炉中的放大、改造、设计有指导意义。     

乙烯裂解炉耦合模拟中湍流模型的影响分析

配备底部烧嘴和侧壁烧嘴的乙烯裂解炉应用越来越广泛，不同燃烧模式影响着炉膛内湍流流动状态，考虑到裂解炉中湍流流动与燃气喷料、燃烧和传热有较强的非线性耦合作用，为此探究不同湍流模型在裂解炉/反应器耦合模拟中的影响对于裂解炉的精确设计和优化至关重要。针对不同湍流模型对某十万吨工业乙烯裂解炉进行了耦合模拟，利用CFD数值模拟对采用标准k-ε模型、RNG k-ε和Realizable k-ε模型所建立的湍流流动模型进行评估。将三种湍流模型的模拟结果与工业数据进行比较，重点分析了裂解炉内的速度、温度、湍流能力等参数的分布情况，表明Realizable k-ε模型在火焰稳定性、反应效率等方面优于其他两种模型，且基于Realizable k-ε湍流方程的反应管模型在热通量、炉管外壁温度分布计算结果更接近实际工况。     

裂解炉出口温度控制技术的优化

通过对大庆乙烯装置80-U型裂解炉出口温度(COT)测量方式进行优化及改进,提高了对裂解深度的控制程度,进而改善了裂解炉日常的运行状况,达到了提高乙烯产品收率的目的。     

优化裂解炉日常操作 有效提高乙烯收率

针对影响裂解炉平稳、长周期运行的主要因素,提出采取稳定裂解炉进料,调整COT平稳,优化日常工艺操作,加强管理,精心维护等有效措施,进一步确保裂解炉的长周期平稳运行,有效提高产品收率。     

乙烯裂解炉反应与传热耦合的智能混合建模与模拟

乙烯裂解炉辐射段的过程模拟,一般由管内反应过程模型与管外传热模型两部分组成,具有非线性、强耦合的特点。其中管外传热模型涉及变量参数众多、求解过程耗时长。针对这一问题,提出了一种智能混合建模方法,在构建基于区域法的管外传热计算模型的基础上,利用该模型产生的数据,设计构造了针对管外传热计算的神经网络模型。利用该模型与管内反应过程模型相耦合,实现对乙烯裂解炉辐射段的智能混合建模与模拟。结合工业实际算例,验证了基于机器学习和机理模型的智能混合建模的可行性,裂解产物预测精度良好,且混合模型可以大大缩短计算时间,更加符合工业计算的要求。     

蓄热式换热器传热过程的数值模拟

以某钢铁公司炼铁厂的热风炉为例 ,根据热风炉的实际运行状况对蓄热式换热器内的流动与换热过程进行合理的简化。基于热传导方程、气体流动方程和气体的热平衡方程 ,利用有限差分方法 ,对蓄热体内的导热及其与气体间的换热情况进行数值求解 ,得到蓄热式换热器在开炉、正常的蓄热体加热及冷却三个工作状况下的气体温度与蓄热体温度随时间的变化规律 ,以及气体温度与蓄热体的温度沿蓄热体高度的分布规律。计算结果表明 ,对蓄热式换热器流动换热模型所作的简化是合理的 ,数值模拟的结果也是基本符合实际运行情况的     

Coupled simulation of an industrial naphtha cracking furnace equipped with long-flame and radiation burners

A coupled reactor/furnace simulation has been conducted for a 100 kt/a SL-II naphtha cracking furnace containing both long-flame and radiation burners. The computational fluid dynamics approach was used to simulate the flow, combustion and radiative heat transfer in the furnace. The software packages COILSIM1D and SimCO were used to account for the cracking process in the reactor coils. The simulation provides for the first time detailed information about concentration, velocity, and temperature fields for these types of furnaces. Comparison of the calculated product yields against measured industrial data validates the simulation and shows that the difference with using a predefined normalized heat flux profile is limited. The results show that the design of radiation section outlet leads to an asymmetric flue gas-temperature, concentration and velocity profile. Large recirculation zones exist near the reactor tubes, making the temperature in the middle of furnace more uniform.