شبيه‌سازي CFD هيدروديناميك راكتور حبابي- دوغابي همزن‌دار توليد ترفتاليك اسيد پتروشيمي شهيد تندگويان

A CFD Simulation of Agitated Slurry-bubble CTA Production Reactor of Shahid Tondgooyan Petrochemical Complex (STPC)

در اين مقاله اثر جهت همزن بر رفتار هيدروديناميكي و نحوه هوادهي اسپارجرهاي راكتور واحد ترفتاليك اسيد پتروشيمي شهيد تندگويان شبيه‌سازي گرديده است. شبيه‌سازي‌ها با رويكرد چندفازي اولرين-اولرين، مدل اغتشاش RNG k-? به صورت ناپايا، سه بعدي و توسط نرم‌افزار Fluent 6.3.26 انجام گرفت. معادلات حاكم به روش حجم محدود براي تمام دامنه محاسباتي سيستم حل گرديد و جهت شبيه‌سازي رفتار همزن در راكتور از مدل قاب چرخان استفاده شد. از آنجايي‌كه هواي فشرده از پايين راكتور توسط چهار اسپارجر تزريق مي‌شود، نتايج شبيه‌سازي نشان داد، همزن توربيني با جريان بالارونده سبب افزايش زمان ماند حباب‌ها و شدت اختلاط در بالاي راكتور مي‌شود. همچنين بيشتر انرژي اين همزن صرف حركت سيال شده و مقدار كمي از آن صرف اختلاط فازها مي‌شود. براي همزن توربيني با جريان پايين رونده، جريان مايع، گاز خروجي از اسپارجرها را در خلاف جهت منحرف كرده و جريان گاز را به مركز راكتور هدايت مي‌كند.

In this work, agitated slurry-bubble reactor was simulated with the aid of computational fluid dynamics techniques. The effects of impeller flow direction on hydrodynamic behavior and the aeration quality of reactor spargers (terephthalic acid CTA, production in Shahid Tondgooyan petrochemical complex) were investigated. To this aim, an Eulerian multiphase approach and RNG k-? turbulence model were employed for large-scale CFD simulations. The results showed that up-flow impeller caused an increase in bubble residence time and mixing intensity in the higher zones of the reactor. Therefore, the length of the liquid path and the number of direction changes were greater in the case of up-flow impeller compared to down-flow one. As a result, the energy associated with the down-flow impeller (at the bottom of reactor) was much higher than the up-flow one; hence the turbulence intensity for the down-flow impeller was also relatively high. For down flow pattern, the outlet gas of spargers caused a reverse flow by the liquid flow and pushed the gas to the reactor center.