減壓轉油線氣液兩相流動特性模擬及結構優(yōu)化研究.pdf

1、減壓轉油線作為原油蒸餾中減壓單元的重要組成部分，對于減壓裝置的穩(wěn)定操作、減壓深拔、改善油品質量和節(jié)能意義重大。本文在采集大量工業(yè)數(shù)據(jù)的基礎上，針對轉油線內伴隨相變的氣液兩相流動過程，建立了相應的數(shù)學模型，對各種參數(shù)在轉油線內的分布規(guī)律進行了深入系統(tǒng)的研究。
　　 基于多級閃蒸模型和壓降模型建立了轉油線的一維兩相流模型。模型求解可以得到轉油線內壓力、溫度、流速和汽化率沿轉油線軸向的變化情況，結果表明，各參數(shù)的變化主要發(fā)生在過渡段和

2、合流段，低速段變化不大。對七套工業(yè)轉油線的計算結果表明，A型直插式轉油線合流處壓力陡降，壓降最大；B型漸擴式轉油線合流處壓力緩慢下降，壓降最小；C型二次擴徑式結構壓力出現(xiàn)兩處陡降，壓降較小。
　　 利用計算流體力學(CFD)方法建立了變質量可壓縮三維擬單相流數(shù)學模型，用于描述可壓縮氣體各物理量在轉油線內分布情況。模擬結果表明，合流段克服流動阻力損失的能量最多，其次是過渡段。過渡段彎管會產(chǎn)生二次流動現(xiàn)象，合流處有旋渦區(qū)存在，這些局

3、部損失是過渡段與合流段壓降較大的主要原因。對七套工業(yè)減壓轉油線的流場變化規(guī)律綜合分析表明：過渡段中彎頭、高差、管徑以及合流段的連接方式對轉油線的壓降影響很大；在合流段采用褲形三通連接以及二次擴徑均有利于減小轉油線的壓降。
　　 利用多級閃蒸模型和VOF兩相流模型建立了多級閃蒸與兩相流耦合三維數(shù)學模型，分段考察了轉油線內氣液兩相流動過程中的壓降和流型。研究發(fā)現(xiàn)，過渡段最后管段及合流段第一段管段壓降最大；液相在轉油線內以大液滴的形式

4、存在，呈現(xiàn)出環(huán)狀流與霧狀流之間的一種過渡流型，而且，不同的轉油線結構合流處液體分布情況不同。另外，對所建立的三種模型進行了綜合對比分析。
　　 在以上研究的基礎上，為減小轉油線壓降、以提高常壓渣油拔出率或降低減壓爐出口溫度，利用單相流模型對轉油線的過渡段、合流段和低速段直徑分別進行了優(yōu)化，并提出了改進結構。利用已建立的多級閃蒸與兩相流動耦合模型對改進結構進行了準確計算，結果表明改進結構比原結構壓降減小36.8％。利用一維兩相流模