急冷换热器裂解气流体分配CFD模拟-中国变压吸附设备商务网.PDF

第 37卷 　第 1期 　　　　　　　　　　　化 　工 　机 　械 　　　　　　　　　　　　 43 急冷换热器裂解气流体分配 C FD 模拟 李金科 　刘韫砚 　徐红兵 (天华化工机械及 自动化研究设计院) 摘 　要 　运用 CFD 软件对急冷换热器内管中的裂解气流体分配情况进行了模拟 ,得出了 3种流道下的 流体分配情况 。模拟结果表明 ,通过增加流体分配器或者改变部分内管结构都可有效地改善内管中的 流体分配情况 。 关键词 　急冷换热器 　流体分配 　数值模拟 中图分类号 　TQ0515　　　文献标识码 　A 　　　文章编号 (20 10) 0 1004305 　　在乙烯裂解装置中 ,裂解气急冷换热器用的 案 :改变原设计进口流道的几何尺寸 ;在前一方案 最多的是传统式单入 口双套管急冷换热器 ,其换 基础上增加流体分配器 ;在第 1方案基础上改变 热单元为上下椭圆形集流管 、内管和外管 。内管 中心部位 的内管结构 , 借助于计算流体动力学 走裂解气 ,高压给水通过下椭圆集流管后进入外 (CFD )方法 ,通过对比 3 种方案下流体分配的模 管和内管之间的环隙与裂解气换热 ,利用水汽的 拟结果 ,得出最优方案以指导设计 。 密度差上升并由上椭圆集流管导出[ 1 ] 。传统式 1　3 种方案的简介 双套管急冷换热器结构简单 、制造方便且应用广 第 1种方案对原设计的流道进行了修改 。裂 ( ) 泛 ,但由于裂解气入 口存在流体分配问题易造成 解气进口流道 图 1 的几何尺寸对裂解气的流体 α 内管中裂解气流量分配不均 , 即中心部位的内管 分配影响很大 ,若扩展角 大于 6 °则可能发生严 裂解气流量较大 ,停留时间较短 ,结焦少 ,而周围 重的边界层脱离, 并出现较大的漩涡区[ 2 ] ; 若只 ( β α) 部位的内管裂解气流量较小 ,停留时间较长 ,结焦 采用一个扩展角 即 = , 则必然导致 H 过长, 严重 ,有些内管甚至被堵死 ,这就降低了换热管 不仅增加了绝热段停留时间, 而且会造成不必要 ( ) 内管 的利用率 , 导致裂解气 出口温度上升较 的资源浪费 。另外, 分配空间的长度 h1 对气体分 快 ,限制了急冷换热器的操作周期 [ 2 ] 。因此 , 必 配 也有较大影响, h 较大有利于气体分布 ,但也 1 须对裂解气入口流道进行合理设计 ,使进入双套 管急冷换热器的裂解气尽可能均匀分布 ,使每根 内管中的裂解气流量和结焦程度基本相同 , 降低 裂解气出口升温速度 ,从而有效延长急冷换热器 的操作周期 。 影响气体分配的因素较多 ,例如内管的排布 情况 、裂解气进口处的流道形状与结构尺寸 、裂解 气通过内管时的阻力降大小以及裂解气的流量 等 。笔者主要从结构方面对裂解气在内管中的分 布情况进行分析 , 以解决某装置急冷换热器流体 图 1　裂解气进口流道结构简图 分配不均的问题 。为解决这一问题选择了 3种方 李金科 ,男 , 1964 年