本文選題：旋風分離器　切入點：正交法　出處：《東北石油大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：旋風分離器是煉油廠催化裂化反應再生系統(tǒng)中重要裝置,實際生產(chǎn)中旋風分離器的分離效率普遍較低,催化裂化過程中需要大量的催化劑,旋風分離器收集大顆粒催化劑,比較容易,而細小的催化劑則大量跑損,浪費資源的同時,也污染環(huán)境。本文利用計算流體動力學軟件,以某石化總廠催化裂化裝置中旋風分離器為基礎模型,圍繞旋風分離器的兩個主要性能指標:分離效率和壓降,對旋風分離器內(nèi)氣固兩相流的運動進行了研究,并對基礎模型進行結(jié)構(gòu)及參數(shù)優(yōu)選。合理的湍流模型能夠準確的預報旋風分離器內(nèi)的氣相流場,本文利用多種湍流模型對旋風分離器進行模擬,將模擬結(jié)果與前人LAD測試結(jié)果進行對比分析,最終確定RSM湍流模型為旋風分離器氣相模擬所采用的模型。由于旋風分離器內(nèi)固相顆粒的濃度較低,所以固相采取隨機軌道模型(DPM)進行模擬分析。在確定湍流模型后,對旋風分離器初始模型進行模擬分析,分析從旋風分離器初始模型的速度場、顆粒運動軌跡、顆粒分級效率、旋風分離器總效率及壓力降等參數(shù)入手。對這些參數(shù)進行分析后得知,初始模型的分離特性較差,對大顆粒的分離能力較好,對細小顆粒的分離能力需要提高。為了保證計算的準確性,本文確定了模型收斂的判斷依據(jù),即同時滿足殘差曲線收斂、壓力系數(shù)曲線趨于平穩(wěn)、總體質(zhì)量流率達到平衡這三點才能確定模型計算已經(jīng)收斂。在對基礎模型分析的基礎上,針對分離效率低的情況,對旋風分離器的入口形式、主直徑、排氣口直徑、排塵口直徑、圓柱段長度、入口傾斜角度、排氣口伸入長度、錐體角度、防返混錐頂角角度進行優(yōu)選,由于分析的因素比較多,利用兩次正交試驗,在確保結(jié)果科學真實的基礎上,減少計算量。通過兩個正交試驗的優(yōu)選,得出優(yōu)選結(jié)構(gòu)。為了符合實際應用,在優(yōu)選結(jié)構(gòu)的基礎上,加裝灰斗,并對防返混錐的位置進行了優(yōu)選。通過對比分析優(yōu)選前后的模型,結(jié)果表明優(yōu)選后的模型具有較好的分離性能,且壓力降低于初始模型,選取合適的操作參數(shù),最終達到降阻增效的目的。
[Abstract]:The cyclone separator is an important unit in the catalytic cracking reaction regeneration system of the refinery. The separation efficiency of the cyclone separator is generally low in actual production. A large number of catalysts are needed in the process of catalytic cracking, and the cyclone separator collects large particle catalysts. It is easy to use, while the small catalyst loses a lot of resources and pollutes the environment at the same time. In this paper, the cyclone separator in the FCC unit of a petrochemical plant is used as the basic model by using the computational fluid dynamics software. The movement of gas-solid two-phase flow in cyclone separator is studied around two main performance indexes: separation efficiency and pressure drop. The reasonable turbulence model can accurately predict the gas phase flow field in the cyclone separator. In this paper, a variety of turbulence models are used to simulate the cyclone separator. By comparing the simulation results with the previous LAD test results, it is determined that the RSM turbulence model is the model used in the gas phase simulation of the cyclone separator, because the concentration of solid particles in the cyclone separator is relatively low. After determining the turbulence model, the initial model of cyclone separator is simulated and analyzed, and the velocity field, particle trajectory, particle classification efficiency of the initial model of cyclone separator are analyzed. Based on the analysis of the total efficiency and pressure drop of the cyclone separator, it is found that the separation characteristics of the initial model are poor and the separation ability of the large particles is better. The separation ability of fine particles should be improved. In order to ensure the accuracy of calculation, this paper determines the judging basis of model convergence, that is, the convergence of residual curve is satisfied, and the pressure coefficient curve tends to be stable. On the basis of the analysis of the basic model, aiming at the low separation efficiency, the inlet form, the main diameter and the outlet diameter of the cyclone separator are studied. The diameter of dust outlet, the length of cylinder section, the angle of inlet inclination, the length of exhaust outlet, the angle of cone and the angle of anti-mixing cone are selected. Because there are many factors in the analysis, two orthogonal tests are used. On the basis of ensuring the scientific truth of the results, the calculation amount is reduced. Through the optimum selection of two orthogonal experiments, the optimal selection structure is obtained. In order to meet the practical application, the ash hopper is added on the basis of the optimized selection structure. By comparing and analyzing the model before and after the optimization, the results show that the model has better separation performance, and the pressure is lower than the initial model, and the appropriate operating parameters are selected. Finally, the purpose of reducing resistance and increasing efficiency is achieved.
【學位授予單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE967

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 魏耀東,劉仁桓,燕輝,時銘顯;蝸殼式旋風分離器的磨損實驗和分析[J];化工機械;2001年02期

2 程麗華,梁朝林;改進型旋風分離器的新應用[J];石油化工高等學校學報;2001年03期

3 張長森;“導流口可調(diào)式雙出風口旋風分離器”產(chǎn)品通過鑒定[J];水泥工程;2002年01期

4 梁朝林;旋風分離器結(jié)構(gòu)改進的研究[J];煉油設計;2002年09期

5 蔡安江;旋風分離器設計計算的研究[J];化工礦物與加工;2003年08期

6 張百麟;旋風分離器的設計技巧[J];石化技術;2003年02期

7 李文東,王連澤;旋風分離器內(nèi)流場的數(shù)值模擬及方法分析[J];環(huán)境工程;2004年02期

8 劉建平,陳旭;高效旋風分離器的設計[J];化工設計通訊;2004年04期

9 魏耀東,時銘顯;流化床旋風分離器系統(tǒng)優(yōu)化設計與應用中的幾個問題[J];煉油技術與工程;2004年11期

10 魏新利,張海紅,王定標;旋風分離器流場的數(shù)值計算方法研究[J];鄭州大學學報(工學版);2005年01期

相關會議論文 前10條

1 謝秀英;張仲欣;殷勇;白崇仁;;旋風分離器的分離原理及設計方法[A];中國機械工程學會包裝與食品工程分會第四屆學術年會論文集[C];1995年

2 崔潔;陳雪莉;李昌劍;龔欣;王輔臣;;徑向入口旋風分離器內(nèi)顆粒持料量研究[A];上海市化學化工學會2010年度學術年會論文集[C];2010年

3 付雙成;孫國剛;高翠芝;郭廣軍;;防返混錐位置對旋風分離器影響的數(shù)值模擬及試驗研究[A];中國顆粒學會第六屆學術年會暨海峽兩岸顆粒技術研討會論文集（下）[C];2008年

4 高翠芝;孫國剛;馬強;張娜娜;錢步仁;;入口濃度對旋風分離器性能影響的試驗研究[A];中國顆粒學會第六屆學術年會暨海峽兩岸顆粒技術研討會論文集（下）[C];2008年

5 董瑞倩;孫國剛;高翠芝;;壓力對旋風分離器性能影響的試驗研究[A];中國顆粒學會第七屆學術年會暨海峽兩岸顆粒技術研討會論文集[C];2010年

6 馬盛軍;靳丙秋;鞠學貞;張文豐;石永軍;;旋風分離器的技術改造[A];浙江省化工學會成立五十周年慶祝大會暨第二屆省（市）際化學化工科技發(fā)展研討會論文集[C];2001年

7 李雙權(quán);孫國剛;時銘顯;;排氣管偏置對PV型旋風分離器效率及壓降的影響[A];第七屆全國顆粒制備與處理學術暨應用研討會論文集[C];2004年

8 嚴超宇;吳小林;盧春喜;高金森;時銘顯;;旋風分離器內(nèi)渦核非穩(wěn)態(tài)特性的流體動力學分析[A];第九屆全國化學工藝學術年會論文集[C];2005年

9 劉成文;王連澤;;旋風分離器內(nèi)能量耗損機理研究[A];中國力學學會學術大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

10 陳建義;時銘顯;;旋風分離器壓降計算模型[A];中國顆粒學會2006年年會暨海峽兩岸顆粒技術研討會論文集[C];2006年

相關重要報紙文章 前3條

1 謝文艷邋閆華 白爭鳴;三級旋風分離器技術達國際先進[N];中國化工報;2008年

2 謝文艷 閆華 白爭鳴;高效能設備達國際先進水平[N];中國職工科技報;2008年

3 記者 謝文艷邋通訊員 閻華 白爭鳴;大慶石化機械廠研發(fā)成功高效能設備[N];中國石油報;2008年

相關博士學位論文 前9條

1 吳學智;入口高濃度條件下的旋風分離器對比研究[D];中國科學院研究生院（工程熱物理研究所）;2011年

2 趙新學;氣固兩相流對旋風分離器壁面磨損機理的研究[D];中國石油大學;2010年

3 欒一剛;軸流旋風分離器數(shù)值模擬與實驗研究[D];哈爾濱工程大學;2011年

4 張吉光;靜電旋風分離器氣相流場的數(shù)值模擬及實驗研究[D];東華大學;2005年

5 錢付平;不同排塵結(jié)構(gòu)及操作條件旋風分離器分離特性的研究[D];東南大學;2006年

6 王海剛;旋風分離器中氣—固兩相流數(shù)值計算與實驗研究[D];中國科學院研究生院（工程熱物理研究所）;2003年

7 M'BOUANA Noé-Landry-Privace;高濃度旋風分離器氣固流動與分離特性的數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

8 崔潔;分級式合成氣初步凈化系統(tǒng)中旋風分離器的分離機理與結(jié)構(gòu)特性研究[D];華東理工大學;2011年

9 朱治平;加壓循環(huán)流化床的實驗與模型研究[D];中國科學院研究生院（工程熱物理研究所）;2008年

相關碩士學位論文 前10條

1 廖磊;六個旋風分離器并聯(lián)布置循環(huán)流化床的實驗研究和數(shù)值模擬[D];中國科學院研究生院（工程熱物理研究所）;2011年

2 李昌劍;分級式合成氣初步凈化系統(tǒng)中旋風分離器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];華東理工大學;2012年

3 夏欣;一種中低溫煤干餾工藝及設備結(jié)構(gòu)的研究[D];天華化工機械及自動化研究設計院有限公司;2015年

4 于洲;氣固兩相動態(tài)旋風分離的試驗研究[D];山東大學;2015年

5 劉鶴;旋風分離器內(nèi)置渦核破碎翼的實驗及數(shù)值研究[D];蘭州大學;2015年

6 唐守強;基于CFD的旋風分離器性能參數(shù)影響研究[D];山東理工大學;2015年

7 吳凱;強旋氣固流場的湍流特性、穩(wěn)流與整流[D];青島科技大學;2015年

8 吳靈輝;折角入口、圓臺出口和直筒型旋風分離器的性能研究[D];浙江大學;2016年

9 劉琳;旋風分離器內(nèi)氣固兩相流數(shù)值模擬與穩(wěn)定性研究[D];浙江理工大學;2016年

10 管西旗;導葉式多管旋風分離器的數(shù)值模擬研究[D];西南石油大學;2014年

，

本文編號：1638046