شبیه سازی سیکلون واحد fcc با تکنیک های cfd

سیکلون های جدا کننده گازی در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و سایر صنایع فرآیندی بصورت گسترده ای برای جداسازی غبار از گاز یا جهت بازیابی محصول مورد استفاده قرار می گیرند.طراحی ساده، هزینه ساخت کم، قابلیت استفاده از دامنه وسیعی از شرایط عملیاتی و انعطاف پذیری با توجه به فشار و درجه حرارت های بالا، سیکلون ها را به یکی از گسترده ترین دستگاه های جداسازی ذرات تبدیل نموده است. یکی از موارد مهم استفاده سیکلون های بازیابی کاتالیست در فرایند کراکینگ کاتالیستی سیال (fcc) می باشد که درز آن سیکلون ها به علت چرخش کاتالیست به صورت پایا و پیوسته در فرایند تحت مقدار بار زیادی از ذرات جامد عمل می نمایند. بازده جمع آوری و افت فشار از مهمترین عوامل در عملکرد سیکلون می باشد. و هردوی این عوامل تحت تاثیر مقدار بار ذرات قرار دارند. سایش کاتالیست نیز در راکتورهای بستر سیال دارای نقشی اساسی در هزینه ها می باشد. در واقع این پدیده باعث از دست دادن ذرات کاتالیست گران قیمت می گردد که توسط تزریق کاتالیست تازه جبران می شود از این رو هدف از انجام این تحقیق بررسی کارکرد سیکلون برای مقدار زیاد غلظت ذرات ورودی یعنی تا 20 کیلوگرم گاز ورودی توسط تکنیک های دینامیک سیالات محاسباتی می باشد. حال آنکه در نهایت در منابع تحقیقاتی پیشین تا 5/6 کیلوگرم ذرات ورودی در یک کیلوگرم گاز ورودی بحث شده است. در این مطالعه سیکلون مورد نظر از نوع استیرمند با بازدهی بالا و دارای هندسه سه بعدی می باشد که سیکلونی مرسوم از راکتور احیاء کاتالیست fcc در صنعت نفت است . از آنجا که ایجاد سیکلون واقعی با ابعادی بزرگ، عامل ایجاد موانعی از قبیل طولانی شدن زمان محاسبات، نیاز به حافظه بالای رایانه ای و غیره می گردد لذا جهت انجام شبیه سازی ابعاد سیکلون با مقیاس مشخص به اندازه های کوچکتر تغییر یافته و توسط نرم افزار تولید شبکه gambit ترسیم و شبکه بندی و برای شبیه سازی از نسخه (3/6) نرم افزار fluent استفاده شده است. نتایج شبیه سازی حاکی از این است که اگرچه افت فشار نسبت به افزایش غلظت ذرات در ورودی زیاد تغییر نمی کند ولیکن ممکن است بتوان کاهش افت فشار جریان حاو.ی ذرات تا 30 درصد افت فشار جریان هوای تمیز تخمین زد. افزایش بازده جمع آوری تیز با افزایش غلظت کاتالیست ورودی تا مقدار نسبت 10 کیلوگرم ذره در 1 کیلوگرم هوای ورودی قابل نتیجه گیری است. حال آنکه این تغییرات در مقادیر بالاتر از این مقدار روندی رو به کاهش را نشان خواهد داد. ضمنا کد نوشته شده بر اساس یک رابطه تجربی جهت پیش بینی سایش کاتالیست، بصورت udf وارد نرم افزار flient گشته و نتایج psd ذرات جمع آوری شده حاصل از سایش نسبت به تغییر سرعت در نسبت های مختلف جامد به گاز گزارش شده است.