乙烯裂解爐內(nèi)燃燒與裂解反應(yīng)過程數(shù)值模擬.pdf

1、乙烯裂解過程是乙烯工業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一，裂解爐是乙烯裝置的核心設(shè)備。目前世界上僅有少數(shù)公司掌握生產(chǎn)乙烯的成套技術(shù)，國內(nèi)對引進(jìn)、吸收此項技術(shù)十分重視。但是截止目前，由于國內(nèi)對裂解爐爐內(nèi)的流體流動、燃燒、裂解反應(yīng)與熱量傳遞等情況缺乏充分的認(rèn)識，導(dǎo)致我國乙烯裂解爐技術(shù)還比較落后。因此，深入研究裂解爐內(nèi)傳遞與反應(yīng)過程細(xì)節(jié)對于裂解爐運行分析和優(yōu)化設(shè)計具有十分重要的意義。 本文在研究國內(nèi)靜乙烯工業(yè)的歷史、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，全面系統(tǒng)的對乙

2、烯裂解爐膛內(nèi)燃料燃燒、煙氣流動傳熱和反應(yīng)管內(nèi)的裂解原料的流動、傳熱及裂解反應(yīng)等過程及其各個過程之間的耦合關(guān)系進(jìn)行分析，采用擴(kuò)散燃燒PDF模型，離散坐標(biāo)輻射傳熱模型、25分子反應(yīng)動力學(xué)并結(jié)合湍流k-ε模型，建立了能夠描述裂解爐內(nèi)燃澆與裂解反應(yīng)等眾多復(fù)雜傳遞反應(yīng)過程及其耦合作用的綜合數(shù)學(xué)模型。利用新建的乙烯裂解爐內(nèi)的數(shù)學(xué)模型對齊魯石化的北方裂解爐進(jìn)行模擬計算，模擬計算結(jié)果與工業(yè)數(shù)據(jù)吻合良好，驗證了建立的數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。并對乙烯裂解爐建幫反

3、應(yīng)管內(nèi)的速度、溫度、壓力、熱通量分布及組分濃度分布進(jìn)行了進(jìn)一步的分析，揭示了乙烯裂解爐內(nèi)流動、傳熱、傳質(zhì)、燃料燃燒與裂解反應(yīng)等過程的基本特征，以及這些過程之間強(qiáng)烈的耦合關(guān)系，為乙烯裂解爐的改造和設(shè)計提供全方位、多層次的化學(xué)工程參數(shù)。 利用已經(jīng)建立的乙烯裂解爐數(shù)學(xué)模型，對反應(yīng)管內(nèi)不同的操作參數(shù)(裂解原料質(zhì)量流率、熱通量和水蒸汽稀釋比)和結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬，得到了不同工況下的溫度及組分濃度分布。通過對模擬結(jié)果進(jìn)行比較，定量掌握了各