[00044854]裂解過程反應與傳熱過程耦合機理建模和優化技術

　　項目簡介：

　　乙烯工業是石油化學工業的龍頭和核心，乙烯生產裝置的核心部分是裂解爐，整個乙烯裝置效益與裂解爐的設計和操作有直接的關系，高水平設計和優化操作裂解爐是乙烯生產裝置經濟效益提升的前提。本項目以乙烯裂解爐為例，研究了不同輻射模型對裂解爐流動、傳質、傳熱和反應的影響，建立準確的輻射模型；在此基礎上，研究三維燃燒器的燃燒機理，比較不同燃燒模型對裂解爐運行狀況的影響，建立準確的燃燒模型；在以上模型的基礎上，研究了裂解爐爐膛CFD與爐管裂解反應模型耦合模擬和實驗驗證；在此基礎上，建立基于CFD模擬的區域法數學模型，研究了其在工業裂解爐中的應用，以提高工業裝置的操作運行水平，降低成本和能耗。

　　所屬領域：石油化工

　　技術要點：

　　本項目以乙烯裂解爐為研究對象，綜合應用計算流體力學、數值模擬、化學工程、計算機科學及編程、過程建模與優化等技術，以實現低能耗、環保、低成本和提高其生產過程的運行質量為目的，研究了乙烯裂解爐內流動、輻射、燃燒和裂解反應耦合的三維數值模擬及基于爐膛區域法的工業乙烯裂解爐耦合模擬技術。通過研究，構建了完整的大型管式爐內多物理、化學過程耦合的數值模擬系統，提升現有裝置的操作運行品質。

　　應用前景：

　　目前，我國乙烯裂解爐平均效率和乙烯綜合能耗與國際水平存在較大差距，亟需提高其運行水平。因此，突破現有的裂解爐模擬技術，大膽引入數值模擬新技術建立裂解爐復雜化工過程的耦合CFD模型和基于CFD模擬的區域法模型，可實現裂解爐內詳細的物理場分布信息和工業應用，從而指導工業實踐，對降低乙烯生產過程的成本，節能降耗具有非常重要的意義。

　　知識產權情況：

　　該項目已公開國家發明專利1項 (公開號：CN103310123A) ，申請國家發明專利4項 (申請號：201310422493.3；201310419668.5；201310422492.9；201310419653.9) ，登記計算機軟件著作權1項。

　　應用案例：

　　上述技術成果成功應用于國家重點工程—中國石油大慶石化120萬噸乙烯工程建設中，為具有自主知識產權的15萬噸/年大型裂解爐的設計制造提供了技術支撐。同時，該技術還在揚子石化10萬噸/年、燕山石化6萬噸/年、鎮海煉化15萬噸/年和吉林石化10萬噸/年乙烯裂解爐上成功應用。研發和實施的技術與軟件屬國內首創，達到國際先進水平，可直接推廣應用到國內外各種工業裂解爐的設計和操作優化上。

　　合作方式：

　　技術合作開發和技術轉讓、專利實施許可等。