費托漿態(tài)床反應(yīng)器多層氣體分布器的CFD優(yōu)化

卜億峰，潘 騰，門卓武，成有為

(1.北京低碳清潔能源研究院，北京 100211；2.浙江大學(xué) 化學(xué)工程與生物工程學(xué)院，浙江 杭州 310027)

0 引 言

石油對外依存度高一直是威脅我國能源安全的緊要問題之一。煤炭間接液化是將煤炭原料轉(zhuǎn)化成液體油品的過程，這一技術(shù)可有效緩解石油供給不足的問題。其中，費托合成是煤炭間接液化的核心過程[1-3]，而費托合成反應(yīng)器是其關(guān)鍵設(shè)備。因漿態(tài)床反應(yīng)器具有傳熱良好、催化劑效率高、操作彈性大以及投資較低等優(yōu)點，成為主流的費托合成反應(yīng)器[4-5]。氣體分布器是漿態(tài)床反應(yīng)器最重要的內(nèi)構(gòu)件之一，其結(jié)構(gòu)直接影響漿態(tài)床內(nèi)的流體力學(xué)特性和傳質(zhì)傳熱性能，對反應(yīng)的順利進行和反應(yīng)器的正常操作有較大影響，對漿態(tài)床反應(yīng)器設(shè)計和整體性能有重要作用[6-8]。

在眾多漿態(tài)床氣體分布器類型中，管式和泡罩結(jié)構(gòu)的分布器應(yīng)用較多。蔡連波等[9]提出了一種包括泡帽、進氣管和止逆球的泡罩氣體分布器，增強氣體分配的穩(wěn)定性；朱繼承等[10]提出由假板、氣體上升管和氣體分布管構(gòu)成的氣體分布器，假板下部的封頭為氣室，以上2種分布器將封頭部分作為氣室，分布管或泡罩在分布板上水平設(shè)置；王晉生等[11]提出采用靠近反應(yīng)器底部多環(huán)管式結(jié)構(gòu)，盡量降低封頭內(nèi)壁催化劑沉積，在各環(huán)管之間設(shè)置倒流擋板。由于分布器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前還缺乏通用的設(shè)計方法，安敏等[12]分析了管道壓力分布的原因，總結(jié)了多級管式氣體分布器氣體分布均勻性及計算流體力學(xué)方法 (CFD) 模擬中數(shù)學(xué)模型的重要性?！?br>