بررسي تجربي و مدلسازي الگوي جرياني گاز- جامد راكتور بالارونده فرايند FCC

هیدرودینامیك بستر سیال گاز- جامد در راكتور بالارونده فرایند FCC پیچیده می‌باشد بطوریكه در نتیجه این پیچیدگی‌ها، پیش‌بینی عملكرد راكتور مشكل می‌باشد. در تحقیق حاضر، شبیه‌سازی CFD هیدرودینامیك راكتور با بكارگیری دیدگاه اولری بصورت سه بعدی انجام شده است. بر اساس مشخصات هیدرودینامیك بستر سیال با ذرات كاتالیست فرایند FCC، پروب فیبر نوری با سرعت داده‌برداری بالا طراحی و ساخته شد. داده‌های هیدرودینامیكی در شرایط مختلف سیركولاسیون ذرات كاتالیست در یك راكتور بستر سیال چرخشی در مقیاس آزمایشگاهی اخذ گردید. مدل CFD بستر سیال گاز- جامد با استفاده از داده‌های تجربی معتبرسازی شده است. نتایج حاصل بصورت تجربی و مدلسازی نشان می دهد كه الگوی جریانی ذرات كاتالیست در بالا و پائین بستر متفاوت می باشد. نتایج حاصل بیانگر این است كه كسر حجمی‌ ذرات كاتالیست در نزدیكی دیواره بستر بیشتر می‌باشد و ذرات كاتالیست در نزدیكی دیواره بستر با سرعت پایینی در حركت هستند. مقایسه درصد خطای نسبی توزیع شعاعی سرعت و كسر حجمی ذرات كاتالیست در قسمت بالا و پائین بستر با درصد خطای گزارش شده توسط سایر مدلهای معتبر نشان می‌دهد كه درصد خطای مدل محاسباتی حاضر كاهش یافته است. همچنین مدل محاسباتی با به كارگیری تئوری سینتیك جریان دانه‌ای قادر به پیش‌بینی تشكیل، حركت، سرعت و قطر خوشه‌ها در بستر سیال گاز- جامد می‌باشد.

Gas-solid flow pattern is complicated in a FCC riser reactor. As a result of complex hydrodynamic, prediction of reactor behavior is difficult. In this research, three dimensional CFD simulation of the reactor hydrodynamic has been carried out considering Eulerian approach. An optical fiber probe was designed and constructed, for high speed data acquisition, based on the hydrodynamic characteristics of the fluidized bed containing FCC catalyst particles. Gas–solid flow hydrodynamic experimental data were obtained from a pilot scale circulating fluidized bed at various operating conditions. Computational model of gas-solid flow was validated using the experimental data. Different flow pattern of catalyst particle hydrodynamic in top and bottom of fluidized bed was observed experimentally and computationally. The obtained result shows that catalyst particle volume fraction near the reactor wall is high and catalyst particle flows with low velocity near the reactor wall. Comparing catalyst particle velocity and volume fraction obtained relative error in the top and bottom of bed with other models relative error indicate that model error decreased. The CFD model is capable of prediction of formation, velocity and diameter of clusters in gas solid fluidized bed.