探索裂解炉管内的裂解反应动力学的数值模拟

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1、北京化工大学硕士学位论文裂解炉管内的裂解反应动力学的数值模拟姓名：方明星申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：贾志刚20080605裂解炉管内的裂解反应动力学的数值模拟摘要本文用计算流体力学软件FLUENT6．3对E．BA．107乙烯裂解炉炉管内的石脑油的裂解反应做了三维数值模拟研究。为分析炉管结构对主要裂解产物收率的影响，建立了三种不同结构的炉管模型。计算中采用了标准七一占湍流模型、王宗祥的轻质油裂解反应动力学模型。通过模拟计算，详细研究了炉管结构对炉管壁面的温度分布和主要裂解产物收率的影响；此外，还

2、进一步对比研究了不同的炉管壁面热边界条件对主要裂解产物收率的影响以及炉管壁面的受热状况、炉管入口裂解原料的质量流率、炉管出口处主要裂解产物收率三者之间的关系。主要工作如下：第一，研究炉管结构对炉管内主要裂解产物收率的影响，建立三种不同结构的几何模型，对比模拟这三种模型在相同的边界条件下的轴向、径向的温度和主要裂解产物收率的分布规律，探索炉管结构对温度分布和裂解产物收率的影响。第二，研究了炉管壁面的热通量分布对主要裂解产物收率的影响，拟合出三种不同的热通量多项式函数，再生成相应的用户白定义函数作为热通量边界条

3、件分别赋给GK5炉管壁面，分析了炉管轴向、径向的温度分布和主要裂解产物的浓度分布。探索了热通量边界条件对温度分布和裂解产物收率的影响。第三，研究在给定热边界条件下炉管内裂解原料的处理量与主要裂解产物收率的关系。对比分析了热通量边界条件相同而炉管入口裂解原料的质量流率改变时炉管轴向主要裂解产物浓度的分布以及径向的裂解产物浓度、温度的分布规律。探索了炉管壁面的热通量边界条件、炉管入口处裂解原料质量流率对裂解产物收率的影响。关键词：乙烯裂解炉，裂解反应，计算流体力学，数值模拟北京化工大学硕士学位论文NUMERIC

4、ALSIMULATIoNoNCRACKINGREACTIoNKINETICSGK5CoILINCRACKINGFURNACEABSTRACTInthispaper，three-dimensionalcrackingreactionsintheGK5coilofE—BA—l07ethylenecracking如maCeweresimulatedbyCFDsof啊areFLUENT6．3．Threedifrerentcoilgeometriesweremodeled弱thecomputationaldomain

5、inordertosmdytheinnuenceofGKCoilStnJctureofEthyleneCrackingFumaceonCrackingProductⅥelds．Standard七一占turbulencemodelandcrackingreactionkineticsmodelwereusedinthe肌mericalsimulation．Bycalculating，廿leresultSshowedthatthecoilstmcturehadgreatinnuenceonthetemperat

6、ure觚dmaincraCkingproduCtyieldprofilesindireCtionofa)【isandradius．Furthennore，theinfluenceofdi日’erentbounda叫conditionsonmaincrackingproductyieldswascomparedindetailed．Them旬orjobsarelistedbelow：First，theinnuenceoftheGK5coilstmctllreonthemaincrackingproductyi

7、eldprofileshaSbeenstudied．Withthes锄etemperaturebounda巧condition，threedi日’eremcoilgeometriesweremodeled弱thecompmationaldomaininordertosimulatedtheinfluenceofGK5coilst】mctureofethvlenecrackingfhmaCeontemperatureandmaincrackingproductyieldprofilesinthedirecti

8、onofaxisandradius．Besides，theinnuenceofthecoilstmctureontemperamreandcrackingproductconcemrationprofileswasstudied．Second，theinnuenceofheatfluxprofilealongthecoillen昏honmaincrackingproductshasbeenresearched．T