大型空分設(shè)備臥式垂直氣流分子篩吸附器流場(chǎng)特性研究.pdf

1、分子篩純化系統(tǒng)是空分設(shè)備中必不可少的部分，用于凈化原料空氣中的水分、二氧化碳和碳?xì)浠衔锏入s質(zhì)，起著保障空分設(shè)備安全運(yùn)行的重要作用。純化系統(tǒng)中吸附器性能直接影響著分子篩純化系統(tǒng)的效能，內(nèi)部流場(chǎng)的均布與否是其重要性能指標(biāo)，與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的合理程度有著密切的關(guān)系。隨著空分設(shè)備容量規(guī)模的擴(kuò)大，分子篩純化系統(tǒng)的吸附器也相應(yīng)增大，更容易出現(xiàn)吸附、再生效果不佳等問(wèn)題。通過(guò)優(yōu)化吸附器結(jié)構(gòu)，使分子篩純化系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上達(dá)到節(jié)能的目的已成為空分領(lǐng)域所

2、關(guān)注的焦點(diǎn)，對(duì)此開展研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)工作具有現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文基于計(jì)算流體力學(xué)(CFD)相關(guān)知識(shí)，采用商用CFD軟件FLUENT，針對(duì)臥式垂直氣流吸附器內(nèi)流場(chǎng)的流動(dòng)特性開展研究，旨在為空分設(shè)備的吸附器提供優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。為此，本文主要開展了如下幾方面的工作：
　　(1)探討了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)吸附器隨容積增大所表現(xiàn)出的不足之處。在此基礎(chǔ)上，建立若干不同結(jié)構(gòu)的臥式垂直氣流吸附器數(shù)值模型，并對(duì)其內(nèi)部流場(chǎng)開展模擬分析，旨在通過(guò)調(diào)整吸附器內(nèi)分布

3、器結(jié)構(gòu)而優(yōu)化其內(nèi)部流場(chǎng)分布。在模型建立過(guò)程中，把多孔管、多孔板和吸附劑床層處理為多孔介質(zhì)。
　　(2)將20000m3/h空分設(shè)備臥式垂直氣流分子篩吸附器內(nèi)的氣流分布器由傳統(tǒng)擋流板結(jié)構(gòu)替換為多孔管結(jié)構(gòu)，并比較分析了兩模型內(nèi)部速度場(chǎng)的分布。結(jié)果表明，傳統(tǒng)緩沖板結(jié)構(gòu)作為分布器的在吸附劑床層和壁面均存在諸多問(wèn)題，而采用多孔管的吸附器能較好地彌補(bǔ)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，有利于更充分發(fā)揮分子篩吸附器的性能。
　　(3)將60000m3/h空分

4、設(shè)備臥式垂直氣流分子篩吸附器內(nèi)的氣流分布器由單根多孔管結(jié)構(gòu)替換為多根多孔管結(jié)構(gòu)，通過(guò)該結(jié)構(gòu)的調(diào)整，旨在彌補(bǔ)單根多孔管結(jié)構(gòu)由于吸附器體積增大所帶來(lái)的不利因素。比較分析單根、兩根和三根多孔管結(jié)構(gòu)，綜合考慮加工工藝、流程復(fù)雜性和制造成本等因素，確定兩根多孔管較為合適。
　　(4)驗(yàn)證所采用的吸附器內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算模型在網(wǎng)格密度上的數(shù)值獨(dú)立性，并對(duì)數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行吸附器的參數(shù)進(jìn)行比較。結(jié)果表明，吸附器進(jìn)出口的壓降和速度的實(shí)測(cè)結(jié)果都與計(jì)