精餾塔氣相流動(dòng)分布的CFD模擬及分析.pdf

1、在大型工業(yè)精餾塔中氣體的流動(dòng)分布是影響塔效率的重要因素。特別是目前逐漸被廣泛應(yīng)用的規(guī)整填料塔，由于其阻力小，對(duì)氣體得自分布性能較差，同時(shí)有對(duì)氣體的分布較為敏感，所以氣體分布狀況會(huì)對(duì)整個(gè)精餾塔的分離效率有較大的影響。因此，大型工業(yè)填料塔氣體分布的研究具有重要的實(shí)際意義。目前，針對(duì)精餾塔氣相分布的研究大都停留在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上且集中于進(jìn)氣分布器的研究，對(duì)于其它塔內(nèi)件的氣流流場研究還很少，對(duì)于很多氣體流動(dòng)情況用實(shí)驗(yàn)來測定其流體力學(xué)特性，存在一定的

2、困難。近年來計(jì)算流體力學(xué)(CFD)發(fā)展很快，已經(jīng)應(yīng)用于化工過程的流體力學(xué)問題的研究的許多領(lǐng)域，經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，CFD對(duì)于具有相當(dāng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的裝置中單相流模擬的準(zhǔn)確性已經(jīng)達(dá)到較高的水平。工程上對(duì)精餾塔氣體分布影響因素主要有塔內(nèi)件的開孔率及其結(jié)構(gòu)形式、表觀流速等因素，由于塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)形式一般相對(duì)簡單，利用計(jì)算流體力學(xué)方法模擬氣體在塔內(nèi)的流速分布可以獲得較準(zhǔn)確的結(jié)果，因此可以用來對(duì)精餾塔氣相流動(dòng)分布特性進(jìn)行有效的分析。本文利用計(jì)算流體力學(xué)軟

3、件(FLUENT)，對(duì)在不同的塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)形式、開孔率以及表觀氣速等條件下塔體內(nèi)氣相流速的分布進(jìn)行了模擬，并利用模擬結(jié)果對(duì)精餾塔體內(nèi)氣相流動(dòng)分布的不均勻度沿塔軸向分布規(guī)律進(jìn)行了關(guān)聯(lián)，以期為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 對(duì)于塔徑較小的精餾塔，其進(jìn)氣結(jié)構(gòu)主要是管式結(jié)構(gòu)，本文通過CFD模擬，分析了氣速、截面位置對(duì)氣體分布不均勻度的影響，證明了氣速在本文所計(jì)算的范圍內(nèi)，對(duì)流過管式結(jié)構(gòu)進(jìn)入精餾塔內(nèi)的氣體在精餾塔軸向分布不均勻度影響不大，其不均勻度僅取

4、決進(jìn)氣結(jié)構(gòu)上方截面的位置。根據(jù)模擬結(jié)果，本文通過數(shù)學(xué)方法回歸出不同結(jié)構(gòu)不均勻度與截面位置間的函數(shù)關(guān)系以供工程設(shè)計(jì)參考。 在大型塔器中，尤其是煉油中的減壓塔中，集油箱式結(jié)構(gòu)是廣泛應(yīng)用的一種汽液分布結(jié)構(gòu)，由于減壓塔床層矮、塔徑大的特點(diǎn)對(duì)氣體分布的均勻性要求很高。因此，氣體通過集油箱后的流動(dòng)特性十分值得研究。本文選取集油箱式結(jié)構(gòu)的一個(gè)單元，通過CFD模擬給出了氣體通過集油箱后的流動(dòng)特性，并且通過模擬結(jié)果證明了氣體通過集油箱后，其氣體分