[00044854]裂解过程反应与传热过程耦合机理建模和优化技术

　　项目简介：

　　乙烯工业是石油化学工业的龙头和核心，乙烯生产装置的核心部分是裂解炉，整个乙烯装置效益与裂解炉的设计和操作有直接的关系，高水平设计和优化操作裂解炉是乙烯生产装置经济效益提升的前提。本项目以乙烯裂解炉为例，研究了不同辐射模型对裂解炉流动、传质、传热和反应的影响，建立准确的辐射模型；在此基础上，研究三维燃烧器的燃烧机理，比较不同燃烧模型对裂解炉运行状况的影响，建立准确的燃烧模型；在以上模型的基础上，研究了裂解炉炉膛CFD与炉管裂解反应模型耦合模拟和实验验证；在此基础上，建立基于CFD模拟的区域法数学模型，研究了其在工业裂解炉中的应用，以提高工业装置的操作运行水平，降低成本和能耗。

　　所属领域：石油化工

　　技术要点：

　　本项目以乙烯裂解炉为研究对象，综合应用计算流体力学、数值模拟、化学工程、计算机科学及编程、过程建模与优化等技术，以实现低能耗、环保、低成本和提高其生产过程的运行质量为目的，研究了乙烯裂解炉内流动、辐射、燃烧和裂解反应耦合的三维数值模拟及基于炉膛区域法的工业乙烯裂解炉耦合模拟技术。通过研究，构建了完整的大型管式炉内多物理、化学过程耦合的数值模拟系统，提升现有装置的操作运行品质。

　　应用前景：

　　目前，我国乙烯裂解炉平均效率和乙烯综合能耗与国际水平存在较大差距，亟需提高其运行水平。因此，突破现有的裂解炉模拟技术，大胆引入数值模拟新技术建立裂解炉复杂化工过程的耦合CFD模型和基于CFD模拟的区域法模型，可实现裂解炉内详细的物理场分布信息和工业应用，从而指导工业实践，对降低乙烯生产过程的成本，节能降耗具有非常重要的意义。

　　知识产权情况：

　　该项目已公开国家发明专利1项 (公开号：CN103310123A) ，申请国家发明专利4项 (申请号：201310422493.3；201310419668.5；201310422492.9；201310419653.9) ，登记计算机软件著作权1项。

　　应用案例：

　　上述技术成果成功应用于国家重点工程—中国石油大庆石化120万吨乙烯工程建设中，为具有自主知识产权的15万吨/年大型裂解炉的设计制造提供了技术支撑。同时，该技术还在扬子石化10万吨/年、燕山石化6万吨/年、镇海炼化15万吨/年和吉林石化10万吨/年乙烯裂解炉上成功应用。研发和实施的技术与软件属国内首创，达到国际先进水平，可直接推广应用到国内外各种工业裂解炉的设计和操作优化上。

　　合作方式：

　　技术合作开发和技术转让、专利实施许可等。