关于cfx在石油化工工程设计及研究开发中的应用

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1、CFX在石油化工工程设计及研究开发中的应用吴德飞高莉萍朱春田中国石化工程建设公司，100101[摘要]本文介绍了中国石化工程建设公司（SinopecEngineeringIncorporation，简称SEI）采用CFX软件进行新设备开发、优化设计和故障诊断等方面的应用情况。CFD技术为高温、高压、易燃、易爆的石油化工行业的工程设计及研究开发提供了一种有力的技术手段。CFX软件具有良好的二次开发适应性，能够满足石油化工领域对安全、经济和时效日益苛刻的要求，具有良好的经济和社会效益。[关键词]CFD新设备开发优化设计故障诊断石油化工Appli

2、cationofCFXCodeintheDesignandResearchofPetroleumProcessingandPetrochemicalEngineeringWuDefei,GaoLiping,ZhuChuntianSEI(SinopecEngineeringIncorporation)[Abstract]Thecasesofnewequipmentsdevelopment,optimumdesignandfailurediagnosiswithCFXcodewereintroducedinthisarticle.CFDmode

3、lingprovidespowerfultechnicalsupportfortheengineeringdesignandresearchofhightemperatureandpressure,flammableandexplosivesituations.CFXcodesatisfiestherigorousrequirementsofsecurity,economyandefficiencyofpetroleumprocessingandpetrochemicals.[Keyword]CFD,NewEquipmentDevelopm

4、ent,Optimumdesign,FailureDiagnosis,petroleumprocessingandpetrochemicals1前言CFD( ComputationalFluidDynamics，计算流体力学)是流体力学、计算数学和数值传热学等多学科的交叉学科[1-3]。质量、动量和能量守恒三个方程构成CFD技术的基本控制方程组，与石油化工领域“三传一反（质量、动量、能量传递和化学反应）”相同。随着计算机硬件和CFD技术的发展，CFD方法能够对石油化工领域常见的传热、燃烧、多相流动及化学反应等复杂过程进行仿真模拟，特别是在石

5、油化工装置大型化的趋势下，CFD仿真能够模拟苛刻的操作条件，安全、快速、经济地得到装置各个单元的流体力学性能，为设计人员提供设备内部的详细数据，具有耗费少、速度快、安全和重复性好的优点，切合石油化工领域无危险、效率高的要求，对提高工程设计和研究开发水平及自主知识产权占有率具有相当价值。SEI是我国以设计为主体的炼油、化工一体化的大型工程公司，隶属中国石油化工集团公司。SEI在50多年的发展历史中，承担设计和建设的大型炼油和化工生产基地遍布全国各地，先后建设了国内外1500余套炼油和石化装置。同时SEI还承担了大量各种级别的工程技术研究开发任

6、务，被国家建设部授予“十五”全国建筑业技术创新先进企业称号，是中国石化系统唯一获奖单位，为我国石化行业健康、持续、有效发展和技术进步做出了突出贡献。SEI于2000年引进CFX软件，并投入大量人力物力进行CFD技术的应用开发，为相关工程技术进步和研究开发提供了有力的技术支撑。1CFD技术在SEI的应用SEI根据CFX软件的特点，结合石油化工工程设计和研究开发的特点，进行了大量的二次开发应用，包括新设备开发、故障诊断、优化设计等方面。1.1新设备开发加氢装置采用气液凝聚器脱除循环氢中液滴等杂质，防止循环氢与胺液接触时起泡，影响整个装置的正常操

7、作。过去由于不掌握该项技术，须花费大量外汇购买国外产品。循环氢气液凝聚器的开发难点在于其内部的气液两相流高度非线性与高压热态环境的特殊性难以研究。SEI在CFX软件平台上，开发出凝聚器计算模型，对气液凝聚器内的气液两相流动进行仿真计算。图1凝聚器结构及流线图2入口速度对凝聚器分离效率的影响CFD模拟计算得到了气液凝聚器内的液体聚集情况，如图3所示。计算结果表明对气液凝聚器分离效率影响最为显著的是凝聚器内部构件结构参数的匹配。气液两相在凝聚器内的一次分离将大量的液体分离出来，在折流板附近形成了大量的液体层。在含有少量液体的气体进入升气管时，由

8、于升气管下端特殊的套管式结构设计将少量的液体凝聚下来。在升气管与出气管楔形缝隙处实现二次分离的液体经折流管从折流板中心的开孔流出。图3清楚地显示了凝聚器内各构件对液体的分离情况。