试析乙烯裂解炉内燃烧与裂解反应过程数值模拟

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1、天津大学硕士学位论文乙烯裂解炉内燃烧与裂解反应过程数值模拟姓名：张朝环申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：黄国强20080601摘要乙烯裂解过程是乙烯工业的关键技术之一，裂解炉是乙烯装置的核心设备。目前世界上仪有少数公司掌握生产乙烯的成套技术，阑内对引进、吸收此项技术十分重视。但是截止基翦，壅子星蠹对裂解炉炉内的流俸流动、燃烧、裂解反应与热量簧遂等情况缺乏充分静诀谖，导致我蓬乙烯裂辩妒技本还宠较落后。霾就，深入研究裂解炉内传递与反应过程细节对于裂解炉运行分析和优化设计具有十分重要的意义。奉文在麟究鏊蠹羚乙烯王翌嚣瑟变、魂捩、发震趋势匏基璐上，垒嚣系统懿对乙烯裂藤炉膛内

2、燃料燃烧、耀气流动传热帮反痤管肉鹣裂解原料翡流动、传热及裂解反应鳟过程及其各个过程之间的耦合关系进行分析，采用扩散燃烧PDF模型，离教坐标辐射转热模型、25分子反应动力学并结会演漉k-8模型，建立了鲢够揍述裂髂炉蠹燃魏与裂簿反壅等众多复杂簧递薮斑过程及萁藕合捧爰戆综合数学模型。利用新建的乙烯裂解炉内的数学模型对齐鲁石化的北方裘解炉进行模拟计算，模拟计算结果与工业数据吻合良好，验证了建立的数学模型的准确性。并薄Z；烯裂解炉建器爰庭警蠹魏速度、溢度、压力、热懑量分毒及缀分浓麦分毒进行了遵一黪的分褥，揭示了乙烯裘藤炉漆流魂、祷热、传屡、燃料燃烧与裘解反应等过程的基本特征，以及这些

3、过程之间强烈的耦合关系，为乙烯裂解炉的改造和设计提供全方位、多屡次的化学工糕参数。糕震已经建立懿乙爆裂勰炉数学模整，霹反壹管蠹不霜魏摄箨参数(裂簿漂料质量流率、熟通量和水蒸汽稀释比)和结构参数进行数值模拟，褥到了不同工况下的温度搜组分浓度分布。通过对模拟结果进行比较，定量掌握1r各个操作参数嚣结耨参数对裂舞炉蠹燃浇与反应避糕戆影璃，荛裂释炉錾设计期我纯搡{乍提供理论豢导。通过对穗烯裂解炉分谢迭代算法优缺点的分析，掇出能真正体现炉膛与反应管之问的热攮耦合关系的乙烯裂解炉藕合模拟计算的新方法，并对缩小简化的工犍襄舞妒邀行模接计算。诗算结栗表鬻：燃料与裂勰藤褥分裂在妒髓与反应警蠹

4、各自的空间内进行一系列的流动、传热与传质过程，炉膛与反应管之阉的燕透量分布随空间的不同而不同，验证新方法的合理性。关键运；裂解炉蠡蘧模攘游流流动燃料燃囊辐射转熬裘惩爱虚藕合葬法ABSTRACTThethennalcI置ckingprocessofethylene{saninlJ，omntprocessintheethyleneindustIMandthecrackingf．umaceisthekeyunit．Onlysomeforeignco巾orationsl坳ldthewhole移e℃hniqueofcf-ackingprocessatp!．esent。Lackingo

5、ftheknowledgeofby出。一窃ow、co瑚bu建io鞋鞠dc滗eking瓣actio矬、翻ass轻a犍sfera羹dbe采t珑狂s凳ri珏盛efumace，itisdi饿culttogettheoperationanalysisandthefumacedesignoptimization．Thus，itisVe科signifjcantforustostudydetailsofthecombustionandcracking揩action、镪弧s凳rp∞eess淑饿ee掇文ing纯糯ace。Histo碍黼ddeVelopmentsofsimulat．ononeth

6、ylenecrackingfurnaeearereViewedandanalyzed．Basedonthose，takingcompIexflow“eattranfer、masstranfercombuStionreactionprocessofhearthandflow、heattranfcr、masstranfer、cracking羚a商。珏proce辚of据be，aswellaseoupli藏g瓣l鑫tio鞋of氇osep潞eesses，搦ge壤erw{谯non—premixedPDFmodel，discreteordinatesmodel，turbulencemod

7、eland25rnoleculekineticreactionmodel，ak吨couplingfumace一心actormathematicalmodelwasdeVelop翻．Me秘while，thesimula主ioncaleulationofC8Lerackingf-umaceareputforwa心．髓1erationali移ofthemathem撕cal栩odelwas专eStifledbytheapproximateagreementofindustrialda协andsimulationresult