FCC反应过程的CFD模拟进展.pdf

FCC 反应过程的CFD 模拟进展 鲁波娜*，张景远，王维，李静海 （中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室 北京 100190 ） 摘要：流体催化裂化（Fluid Catalytic Cracking, FCC ）工艺是石油炼制中的重要转化工艺，用于 生产汽油、柴油、轻质烯烃等重要化工原料。FCC 反应过程的CFD 模拟有助于理解FCC 反应器 中流动和反应行为，辅助设计和优化FCC 工艺设备，最终指导工业生产和实现虚拟调控和放大。 本文从与 FCC 反应模拟相关的多相流动模型、反应动力学模型以及流动与反应之间耦合等方面 做了回顾和总结。在流动与反应耦合研究方面，从湍流模型的使用、流动结构的影响、精细化模 型的发展以及原油汽化模型的重要性这四个角度做了分析比较及总结。基于已有的研究工作，作 者认为虽然很多研究表明CFD 模拟能较好地揭示工业FCC 提升管反应器内的流动和反应行为， 但缺乏采用同一方法实现从小试到工业反应器模拟放大的实例，从侧面反映了当前的 FCC 理论 模型和模拟技术还远未达到可以代替实验的水平。展望未来的 FCC 反应模拟，作者建议从模型 精细度和计算效率上加强研发，并在此两方面寻求平衡，最终实现虚拟调控。 关键词：催化裂化；多相流；反应动力学；双流体模型；模拟 DOI: 10.11949/j.issn.0438-1157 中图分类号：TQ 021.1; O359 文献标志码：A 文章编号：0438-1157（2016 ）00-0000-00 CFD modeling of the FCC reaction process: A review LU Bona*, Zhang Jingyuan, WANG Wei, Jinghai Li (State Key Laboratory of Multiphase Complex Systems, Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China) Abstract ：Fluid catalytic cracking (FCC) plays a key role in an integrated refinery as it is a primary conversion process and produces useful products such as gasoline, diesel and light olefins. Computational fluid dynamics (CFD) modeling of FCC reaction process helps understand the flow and reactive behaviors in FCC riser reactors, optimize the design of FCC units, and finally provide the production guidance and realize the virtual processing. This study reviews the recent processes in the multiphase flow models, reaction kinetics and coupling between the flow and reaction, then followed by summaries and critical comments in the coupling approaches from the usage of turbulent models, the impact of flow structures, more sophisticated models to vaporization models. The authors pointed o