減壓轉(zhuǎn)油線氣液兩相流動(dòng)特性模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、減壓轉(zhuǎn)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(zhì)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(chǔ)上，針對轉(zhuǎn)油線內(nèi)伴隨相變的氣液兩相流動(dòng)過程，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，對各種參數(shù)在轉(zhuǎn)油線內(nèi)的分布規(guī)律進(jìn)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(zhuǎn)油線的一維兩相流模型。模型求解可以得到轉(zhuǎn)油線內(nèi)壓力、溫度、流速和汽化率沿轉(zhuǎn)油線軸向的變化情況，結(jié)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(zhuǎn)油線的計(jì)算結(jié)果表明，A型直插式轉(zhuǎn)油線合流處壓力陡降，壓降最大；B型漸擴(kuò)式轉(zhuǎn)油線合流處壓力緩慢下降，壓降最?。籆型二次擴(kuò)徑式結(jié)構(gòu)壓力出現(xiàn)兩處陡降，壓降較小。
　　 利用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法建立了變質(zhì)量可壓縮三維擬單相流數(shù)學(xué)模型，用于描述可壓縮氣體各物理量在轉(zhuǎn)油線內(nèi)分布情況。模擬結(jié)果表明，合流段克服流動(dòng)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(dòng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(kuò)徑均有利于減小轉(zhuǎn)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(xué)模型，分段考察了轉(zhuǎn)油線內(nèi)氣液兩相流動(dòng)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(zhuǎn)油線內(nèi)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(zhuǎn)油線結(jié)構(gòu)合流處液體分布情況不同。另外，對所建立的三種模型進(jìn)行了綜合對比分析。
　　 在以上研究的基礎(chǔ)上，為減小轉(zhuǎn)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(zhuǎn)油線的過渡段、合流段和低速段直徑分別進(jìn)行了優(yōu)化，并提出了改進(jìn)結(jié)構(gòu)。利用已建立的多級閃蒸與兩相流動(dòng)耦合模型對改進(jìn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了準(zhǔn)確計(jì)算，結(jié)果表明改進(jìn)結(jié)構(gòu)比原結(jié)構(gòu)壓降減小36.8％。利用一維兩相流模