非球形催化剂颗粒撞击构件的数值计算分析.pdf

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1、试验研究现代制造工程(ModemManuf：虬tuIingEn矛neering)2016年第6期非球形催化剂颗粒撞击构件的数值计算分析+吕兆聪1，章城1，周迪锋2(1浙江工业大学，杭州310014；2上海工业自动化仪表研究院，上海200235)摘要：研究催化裂化过程中壁面遭受磨损的问题。采用有限元方法建立单颗和多颗催化剂颗粒撞击构件壁面的有限元模型，运用ABAQus有限元分析软件作为前处理器，并将颗粒形态设定为非球形(椭球形)。在有限元模型中选取相应的材料本构模型，模拟不同参数(入射速度、撞击角度和撞击次数)的催化剂颗粒撞击构件壁面的过程，建立构件壁面的质量损失与催化剂颗粒参数间的关系，

2、并对模拟结果进行分析。撞击过程中的不同参数对构件壁面的磨损量会产生较大的影响，构件壁面的磨损量随着入射速度、撞击角度和撞击次数的增大而增大，且催化剂颗粒以45。的形态撞击所造成的构件壁面磨损量最小。构件壁面在使用过程中很容易被冲击而造成磨损，且颗粒在不同情况下造成的磨损状况不同。关键词：催化剂颗粒；非球形；有限元法；磨损中图分类号：’I码91文献标志码：A文章编号：1671．3133(2016)06删9珈5DOI：10．16731／j。cnki．1671—3133．2016．06．003Finiteelementanalysisofnon·sphericmcatalystparticle

3、hnpactthewallofthecomponentLnZhaocon91，ZhangChen91，ZhouDifengz(1Zheji锄gUniVersityofTechnology，Hangzhou310014，China；2ShanghaiResearchInstituteofIndustrialAuto砌tionIns咖mentation，ShaIlghai200235，China)Abstract：TostudytIlewearproblemofwallincatalyticcmckingpmcess．Usingthefiniteelementmethodestablishe

4、dthesindeandmultiplecatalystpaniclesimpactwaUandusedARAQUSfiniteelementanalysissof附areasprepmcessortosetpaIticlemo卜ph0109yasnon-印h棚cal(spheroidic匆)．selectingappro—atematerialconstitutiV￡modelinthe6niteelem即ttosimulatetheProcessofcatalystpaniclesimpactthewa：Ⅱ’“thdifkrentPar锄ete玛(speed，andeofincide

5、nceandimpactfhquency)．connec—tionissetupbet、Ⅳeenmasslossof山ewallandcatalystpaIticlep蜘neterstoa11alysistIlesimulateresults．Researchshowsthatdifkrentparameterswillmakeagreaterimpacttothecomponentwall．Thewearrateofcatalystparticleisincreasedwiththein—creased0fimpactveloc峙，andes明dimpactfrequency，thew

6、earratewastheminimumwhencatalystpanicleimpactthewallasangleof45degree．ComponentofthewalIiseasyt0shockandcausewearandtheparticIescausevarywearindifkrentcondi—tiOns．Keywords：catalystparticles；non-spherical；6niteelementmetIlod；wearloss0引言催化裂化装置是将重油深度加工、生产高辛烷值汽油、柴油和液化石油气等高附加值产品的重要生产装置，催化裂化装置简图如图1所示。催

7、化裂化装置的加工循环是靠流态化的催化剂循环而维系，流态化+国家自然科学基金项目(20876146)的催化剂循环路径如图2所示。为有效地控制和减少由于催化剂颗粒撞击管壁和构件所造成的损耗，提高催化剂和设备的使用寿命，近年来国内外学者进行了多方面的研究，其中绝大部分的研究工作都着眼于颗粒撞击造成的颗粒磨损破坏问题，提出了一些关于冲蚀磨损的理论和模型，力图解释或预测颗粒材料的冲92016年第6期现代制造工程(Mode兀lManufac￡u