丙烯聚合环管反应器内液固相流体力学模拟

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1、万方数据FluidDynamicsSimulationofLiquid-SolidPhaseinPropylenePolymerizationLoopReactorAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterMajor：ChemicalEngineeringCandidate：RenSumengSupervisor：Prof.XuanAiguoWuhanInstituteofTechnologyWuhan,Hubei430073,P.R.China万方数据万方数据独创性声明

2、本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：任苏孟2014年4月4日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解我校有关保留、使用学位论文的规定，即：我校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅。本人授权武汉工程大学研究生处可以

3、将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密Ο，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密Ο。√（请在以上方框内打―√‖）学位论文作者签名：任苏孟指导教师签名：宣爱国2014年6月3日2014年6月3日万方数据摘要摘要以中石化武汉分公司的丙烯聚合环管反应器为研究对象，应用计算流体力学方法及FLUENT软件研究反应器的流体力学特性和内部传递规律，掌握反应器内物性参数的变化特点，为环管反应器的设计、放大及优化提供理论指导。主要研究工作如下：

4、1、通过Gambit软件绘制环管反应器的三维物理模型，划分网格。结合颗粒动力学理论和欧拉双流体模型建立环管反应器的稳态传质模型。模拟得到的压降值与经验公式计算的压降值相吻合，表明传质模型可靠。传质过程的研究结果表明：（1）当颗粒相体积分数取0.35时，浆液密度范围为3563-571kg/m，与工业实际情况一致。（2）反应器直管段的固相体积分数分布较为均匀；弯管段的固相体积分数分布不均匀。（3）浆液速度范围为5-9m/s时，速度越大，反应器内的颗粒相体积分数分布越不均匀。（4）在0.0001-0.000

5、9m的颗粒直径范围内，粒径越小，颗粒相浓度分布越均匀。（5）通过对固相体积分数沿管长变化分析可知，上升直管段固相体积分数为0.349-0.352，下降直管段固相体积分数为0.325-0.375，表明上升直管段的固相体积分布比下降段更均匀。2、在传质模型的基础上考虑反应器内的能量变化，建立环管反应器的传热模型，对比压降计算结果证明传热模型可靠。传热过程的研究结果表明：（1）工业现场位置采集的温度数据与反应器内的温度模拟值相吻合，其相对误差小于1%。（2）环管反应器直管段的温度分布较为均匀，弯管段的温度分

6、布不均匀，且弯管段温度值大于直管段。为防止热点出现，可考虑在弯管段外壁处增加一股溶剂。（3）浆液速度范围为5-9m/s时，随着浆液速度增大，直管段中心和弯管段的温度逐渐降低。（4）在0.0001-0.0009m的颗粒直径范围内，粒径越小，径向温度梯度越明显，直管中心和弯管段的温度越高。关键词：聚丙烯；环管反应器；欧拉双流体模型；颗粒动力学理论；数值模拟I万方数据武汉工程大学硕士学位论文II万方数据AbstractAbstractApropylenepolymerizationloopreactorof

7、SinopecWuhanbranchwasselectedastheresearchobject.Inordertoprovidetheoreticalguidanceforthedesign,amplificationandscaleofloopreactor,computationalfluiddynamicsmethodandtheFLUENTsoftwarewereusedtostudythehydromechanicscharacteristicsandinternaltransferrul

8、eofloopreactor,itwasalsousedtomasterthevariationcharacteristicsofphysicalparametersinthereactor.Themainresearchworkswereasfollows:1.Gambitsoftwarewasemployedtodrawthethree-dimensionalphysicsmodeloftheloopreactoranddividethegrid.I