Thread Content
Статья: Опыт использования инструмента для моделирования флуидизированных котлов в нефтехимической промышленности – Barracuda. Каталитический крекинг является одним из этапов переработки нефти; при этом под действием тепла и катализатора тяжелое нефть претерпевает процесс крекинга, в результате чего образуются газы, бензин и дизельное топливо. Как ключевое оборудование на нефтеперерабатывающем заводе, установки для каталитического крекинга также сталкиваются с всё большим количеством проблем. Все более строгие экологические требования, в первую очередь связанные с повышением стандартов бензина, которые предусматривают определенные требования к содержанию олефинов и серы, а также ограничения на выбросы в атмосферу ； Изменения в соотношении спроса на различные продукты, такое как увеличение доли и объемов спроса на дизельное топливо на рынке, что и называется тенденцией к использованию дизельного топлива. Все это оказывает значительное влияние как на существующие установки для каталитического фракционирования, так и на дальнейшее развитие этой технологии. Кроме того, помимо применения новых эффективных методов снижения содержания серы в бензине и дизельном топливе, полученном путем каталитического крахления, необходимо учитывать также затраты на различные технологии. Проблемы каталитического фракционирования в нашей стране: (1) средняя производительность установок FCC в нашей стране невелика; (2) высокий уровень энергопотребления установок ； (3) Уровень развития катализаторов FCC невысок ； (4) У нас в стране сроки запуска установок FCC короткие. Это также основное отличие технологии каталитического крекинга в нашей стране и за рубежом. Для решения вышеуказанных проблем необходимо использовать соответствующие технологические процессы и оборудование. Научно обоснованные технологические процессы и современное оборудование не только способствуют повышению ценности угля при его глубокой переработке и увеличению объема производимой из него продукции, но также значительно снижают ущерб и негативное воздействие на окружающую природную среду в процессе обработки угля. Технология флюидизации широко используется в области энергетической инженерии благодаря высокой скорости тепло- и массопередачи, а также быстрой скорости реакций, особенно в таких процессах, как переработка угля. На ранних этапах исследований и разработок технологии флюидизации основным методом были эмпирические расчеты и экспериментальные тестирования. Однако с быстрым развитием компьютерных технологий и методов численного моделирования люди все меньше довольствуются экспериментальными подходами. Вместо этого они пытаются исходить из различных дифференциальных уравнений, описывающих процессы, и моделировать механизмы и закономерности тепло- и массопередачи, а также химических реакций в реальных устройствах для флюидизации. На основе этого можно анализировать и прогнозировать общие характеристики таких устройств, что служит теоретической основой и рекомендациями для проектирования и оптимизации. Цифровое моделирование как мощный инструмент для исследования устройств флюидизации не только позволяет сократить сроки разработки и сэкономить на исследовательских расходах, но и обеспечивает получение макро- и микроуровневой информации, которую невозможно получить в экспериментах из-за ограничений экспериментальных условий или технологий тестирования. Barracuda — это известное коммерческое программное обеспечение для численного моделирования, предназначенное специально для имитации потоков частиц и жидкостей, а также химических реакций. CPFD использует эйлерианско-лагранжианскую модель для симуляции многокомпонентных потоков частиц. Хотя с помощью пространственной градиентной зависимости доли частиц по объему модель Eulerian–Eulerian может моделировать напряжения между частицами вблизи плотных потоков частиц, при учете типов и размерных характеристик частиц уравнения непрерывности становятся чрезмерно сложными, поскольку необходимо решать уравнения непрерывности и уравнения импульса для каждого типа и размера твердой фазы. Модель Эйлерова–Лагранжа представляет собой экономичный способ решения задач, связанных с многокомпонентными потоками частиц; она учитывает широкий диапазон типов частиц, их размеров и скоростей. Тем не менее, при высокой доле частиц по объему частота столкновений между ними становится чрезвычайно высокой, и использование метода Лагранжа в его истинном смысле для расчета этих столкновений также является нереалистичным. Технология CPFD опирается на метод MP-PIC (multiphase particle-in-cell) и применяет двойной подход к обработке частицной фазы: частицы рассматриваются как непрерывная среда, а также как дискретные объекты. Градиент напряжения в частицах (который трудно рассчитать для каждой отдельной частицы в плотном потоке частиц) преобразуется в градиент на сетке жидкости, после чего производится интерполяция на дискретное тело частиц ； А другие характеристики гранулярной фазы рассчитываются в местоположении отдельных гранул. CPFD определяет оператор интерполяции, который обеспечивает высокую скорость вычислений и гарантирует сохранение законов как в глобальном, так и в локальном масштабе. Таким образом, метод CPFD устраняет необходимость в использовании имплицитных решений, требующих больших вычислительных затрат, — тех, которые нужны для расчета сил в методе частиц на сетке ； Что ещё важнее, косвенная связь между твердотельной и жидкостной фазами позволяет решать задачи для систем твердых частиц и жидкости с любым процентом объема твердых частиц — от разреженных до плотных состояний, обеспечивая специалистам по проектированию надежные численные решения. ——Пользователь может произвольно определять распределение размеров частиц — отсутствие ограничений на состав частиц и газообразных веществ — полное сохранение массы, импульса и энергии, тесная связь между импульсом жидкости и частиц (полностью имплицитно) — тензор напряжений частиц ； столкновение частиц с частицами ； Примеры применения отражения частиц от стенок приведены в приложении, включая регенерацию FCC, износ стенок, а также расчеты концентраций реагентов и продуктов реакции. Ссылка: https://pan.baidu.com/s/1cAe6Ou Пароль: n7cw https://pic1.zhimg.com/v2-e74780ee268613833017dde605cb5758_b.png