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催化裂化再生器气固流动与烧焦反应的数值模拟研究的任务书 任务书 题目:催化裂化再生器气固流动与烧焦反应的数值模拟研究 研究背景: 催化裂化是石油化工行业中一种重要的加工工艺,其利用催化剂将重油分解为较轻的油品和其他生产工艺所需的化学品。随着生产工艺的发展,催化裂化温度和反应条件的要求不断提高,导致催化剂活性的下降和催化裂化再生的必要性。催化裂化再生器是再生催化剂的重要设备,其气固流动和烧焦反应过程的研究对于提高催化剂再生效率、延长催化剂使用寿命和降低成本具有重大意义。 研究内容和目标: 本研究旨在通过数值模拟的方法,深入探究催化裂化再生器内气固流动和烧焦反应的规律,分析影响气固流动和烧焦反应的因素,并探寻优化催化裂化再生器结构和操作参数的方案,以提高催化剂再生效率、延长催化剂使用寿命和降低成本。具体内容包括: 1.催化裂化再生器内气固流动的数值模拟。 通过建立催化裂化再生器内的数学模型,运用CFD方法模拟分析气固两相流动的规律和特性,探究不同操作条件和结构参数对气固流动的影响,全面评估气固流动性能及强化气固耦合反应的效果。 2.催化裂化再生器烧焦反应的数值模拟。 基于催化裂化再生器内催化剂的稳态和非稳态动态反应机理,建立反应动力学模型,运用数值计算模拟和分析催化剂表面反应、热传递和质量传递过程,研究烧焦反应的动力学和热力学规律,从而了解烧焦反应的产物和分布,并对其影响因素进行分析和评估。 3.催化裂化再生器结构和操作参数的优化方案。 在了解催化裂化再生器内气固流动和烧焦反应的物理规律和行为基础上,通过反复实验和分析,提出优化催化裂化再生器结构和操作参数的方案,包括提高热梯度和催化剂壳体的强度、选择合适的催化剂再生条件、优化催化剂再生器内部的流体运动等,以提高催化剂再生的效率和降低运行费用。 研究方法: 1.建立数学模型。根据研究问题的特点,建立催化裂化再生器内气固流动的数学模型和烧焦反应的反应动力学模型,并优化模型参数和方程。 2.进行数值模拟。利用计算流体力学(CFD)方法,对催化裂化再生器内气固两相流动进行数值模拟,研究气固流动和烧焦反应规律。 3.计算和分析结果。在计算过程中,应对气固流动和烧焦反应的各项参数进行计算和分析,包括气体流速、催化剂颗粒的运动、再生器内部催化剂温度、热力学平衡等相关参数,以评估影响气固流动和烧焦反应的因素。 4.提出优化方案。在深入研究催化裂化再生器内气固流动和烧焦反应的规律和特性的基础上,提出优化催化裂化再生器结构和操作参数的方案,并进行实验和测试验证。 任务分工: 1.负责催化裂化再生器气固流动数值模拟,研究不同参数对流动性能和反应效果的影响。 2.负责建立催化裂化再生器烧焦反应的反应动力学模型,并进行数值计算和分析。 3.负责提出优化方案,并实验验证其效果。 4.合作完成研究报告的撰写和结果分析。 时间计划: 本次研究计划在一年内完成,具体时间分配如下: 第一季度:梳理文献,制定研究计划和任务分工。 第二季度:建立催化裂化再生器内气固流动和烧焦反应的数学模型,进行数值模拟。 第三季度:计算和分析结果,评估影响气固流动和烧焦反应的因素。 第四季度:提出优化方案并实验验证其效果,完成研究报告撰写和结果分析。 预期成果: 1.在催化裂化再生器内气固流动和烧焦反应的规律和特性上,提供相关的数值模拟结果,并进行参数分析和评估,以深入研究在此过程中的物理规律和行为。 2.提出优化催化裂化再生器结构和操作参数的方案,以实现催化剂再生的效率和降低运行成本的目的。 3.在催化裂化再生器研究领域发表优秀的学术文章,并为生产工艺提供有益的实践指导。 参考文献: [1]邓丹,孙晓光.催化裂化催化剂再生技术的研究进展[J].化工新型材料,2016(5):135-137. [2]王艳梅,冯占帅,王建涛,赵文静.催化裂化再生器建模与数值模拟[J].合成树脂及塑料,2019,36(02):26-29. [3]赵枫,彭希毅,张檀柏,葛磊,焦李鑫.催化裂化再生器催化剂再生反应数值模拟[J].化工学报,2017,68(7):2748-2757.