催化裂化后反应系统气固两相流动数值模拟的任务书.docx

催化裂化后反应系统气固两相流动数值模拟的任务书
任务书
一、任务背景
石油催化裂化是化工行业重要的生产流程，它采用催化剂促进大分子烃分解成小分子烃，通过热裂解反应来制备汽油、柴油等产品。然而催化剂破碎或结渣等问题会导致催化裂化反应的低效率和不稳定性，同时还会增加维护成本。因此，合理的催化剂设计以及反应器操作条件的优化是关键。
在催化裂化反应过程中，气固两相流动具有重要作用，因为催化剂在气相中起到重要作用。该流动过程被认为与反应器的传热和传质性能密切相关，并且对催化剂颗粒的分布和运动也起到关键作用。因此，进行气固两相流动的数值模拟研究是研究催化裂化反应机制和优化反应器的重要手段。
二、任务目标
本任务旨在了解石油催化裂化反应器的气固两相流动，并建立反应器的数值模拟模型，以便对反应器的性能进行分析和优化。具体目标包括：
1.了解催化裂化反应器的气固两相流动机理。
2.掌握计算流体力学（CFD）软件，建立气固两相流数值模型。
3.通过数值模拟分析反应器内气相、固相的速度、压力分布以及质量传递，对反应器设计进行优化，提高反应效率和催化剂寿命。
三、任务内容
1.查阅相关文献，了解催化裂化反应器的气固两相流动机理，分析气相流动、粒子动力学、物质传递的基本原理和数学模型。
2.了解计算流体力学软件ANSYSFluent,并掌握软件的基本操作。
3.建立催化裂化反应器的气固两相流数值模型，采用Euler-Euler两流模型、Euler-Lagrange模型或其组合，分析催化剂颗粒的分布和移动，并与实测数据进行对比验证。
4.通过数值模拟分析反应器内的气相和固相物质传递，优化反应器设计，提高反应器效率和催化剂寿命。
5.撰写本任务的研究报告，并将研究结果展示给委托方。
四、任务要求
本任务需由化工、物理或相关领域的专业人士从事。任务要求：
1.对石油催化裂化反应器的气固两相流动机理有一定的了解。
2.熟悉计算流体力学软件ANSYSFluent，掌握其基本操作。
3.能够独立建立黑盒流程，使黄色方块与数据流向正确集成。
4.掌握气固两相流动数学模型、数值模拟及其结果的分析，能够对研究结果进行科学分析和解释。
5.撰写研究报告和技术总结，能够将研究成果转化为文字和图像，以便于委托方了解研究成果。
五、任务计划
1.第1周-第2周：阅读相关文献，了解催化裂化反应器的气固两相流动机理。
2.第3周-第6周：掌握计算流体力学软件ANSYSFluent，并建立气固两相流数值模型。
3.第7周-第9周：模拟催化裂化反应器的气固两相流动，进行结果分析和优化。
4.第10周-第11周：撰写研究报告，准备技术总结。
5.第12周-第13周：展示研究成果并向委托方提交研究报告及技术总结。
六、任务预算
本任务需支付人员工资及软件使用费用等开支，具体预算如下：
1.人员工资：9000元。
2.计算流体力学软件ANSYSFluent：5000元。
总计：14000元。
七、参考文献
[1]王瑞霞,赵小龙,陈建华.计算流体力学在石油催化裂化等化工反应器中的应用[J].化工新型材料,2019,47(3):132-136.
[2]KariotoglouP,BergelesG.Acomputationalstudyofgas–solidcatalyticcrackingonariserreactor[C]//ChemicalEngineeringScience.2009,64(19):4293-4301.
[3]李程,李华平.基于计算流体力学的气体固体两相流动数值模拟[J].材料工程,2020,48(12):70-75.
[4]Quesada-PeñateI,AntoineR,ToyeD.Acomprehensivestudyofthegas-solidflowinriserreactors[J].AppliedThermalEngineering,2011,31(8-9):1506-1515.