بررسي تجربي و شبيه سازي CFD الگوي جرياني احياكننده احتراقي فرآيند FCC

به منظور بررسی الگوی جریانی بستر سیال گاز-جامد در احیاكننده احتراقی UOP فرآیند FCC 5 طراحی و ساخته شده است. طراحی / ، احیاكننده آزمایشگاهی با فاكتور كاهش مقیاس 540 احیاكننده آزمایشگاهی به صورتی انجام شده تا اثر بزرگ-قطر بودن احیاكننده لحاظ شود. بر اساس هندسه احیاكننده مذكور، الگوی جریانی در حالت سه بعدی و با رویكرد اویلری-اویلری شبیه سازی شده است. توزیع محوری فشار در سرعت های ظاهری مختلف هوا اندازه گیری و با نتایج شبیه سازی مقایسه شده است. الگوی جریانی شبیه سازی شده در بازوهای جداكننده و پیرامون انتهای خارجی بالابرنده در عملیات احیاكننده آزمایشگاهی تصدیق می گردد. به دلیل جانمایی غیرمتقارن ورودی های كاتالیست و خروجی های بالابرنده، الگوی جریانی محفظه احتراق در مقاطع مختلف، رفتار متفاوتی از خود نشان می دهد. در مقاطعی از قسمت پایین محفظه احتراق، گرداب ها تشكیل می گردند. حضور گرداب ها به اختلاط جریان كاتالیست مصرف شده و كاتالیست چرخشی و هم چنین به اختلاط كاتالیست و هوا كمك می كند. حضور هم زمان كاتالیست مصرف شده و چرخشی باعث شده تا از گذرداده شدن جریان هوا به طور قابل توجهی كاسته شود و ذرات كاتالیست، درصد بیشتری از سطح مقطع عرضی را اشغال نمایند.

To investigate the gas-solid flow pattern of UOPʹs combustor-style FCC regenerator, a lab-scale regenerator was designed by a downscale factor of 0.045. In the regenerator design, large-diameter influence was considered. Based on the lab-scale regenerator geometry, 3D CFD simulation of the flow pattern of the regenerator was performed with Eulerian-Eulerian approach. In the base case and based on the cross section of the combustor lower part, superficial air velocity is 1.5m/s and mass flux of spent and recirculated catalyst are the same and equal 21.28kg/m2.s. Pressure axial distributions were measured and compared with simulation results. The simulated flow pattern around the disengager arms and about the outer terminal of the riser, can be verified by experimental observations. Combustor flow pattern shows different behaviors at various sections because of asymmetric location of catalyst inlets and riser outlets. In the lower part of the combustor, vortexes exist at some sections. Vortexes improve the mixing of spent catalyst and recirculated catalyst and also the mixing of air and catalyst. Simultaneous presence of spent and recirculated catalysts considerably reduces the air bypass and makes catalyst particles distribute over a wider range of the cross section.