基于Fluent的中心筒结构转化器数值模拟

刘娇洋，陈文江

（1.中国瑞林工程技术股份有限公司，江西南昌 330038；2.深圳市城市公共安全技术研究院，广东深圳 518046）

随着硫酸生产工艺的发展，单系列生产能力不断增大，这就要求制酸装置的规格也更大。然而转化器的大型化产生了气流分布欠均匀的问题，进而影响了转化率。为了使气流分布均匀，大多数转化器由传统的侧进气改为中心筒[1-2]进气，同时将换热器设在中心筒内。这种结构不仅使气流均匀分布，还代替了传统转化器的立柱，省去了热交换器与转化器之间的连接管道，减少了设备配置用地。同时对转化器本体、各段隔板以及催化剂床层构件起到了联结和稳定的作用。本文拟采用数值模拟的方法对转化器进行研究，通过模拟分析中心筒开孔数目对气流分布均匀度的影响，为中心筒结构转化器的设计提供参考。

1 模型的建立与求解

本文参照实际转化器建立模型。考虑到网格数量及计算机的计算能力，此处仅选择中心筒进气的一段转化层进行建模计算。由于主要研究对象为转化器内流体流动情况，故对几何模型进行简化，忽略仪表检测装置和结构壁厚影响，简化模型如图1所示。

图1 几何模型

当转化器正常工作时，流体呈稳态流动，气速不高。为了便于提取模型及数值计算，对流场假设如下：1）流体流动为不可压缩稳态流；2）流体为均质气体，流动过程不发生相变和化学变化；3）入口气流均匀分布。

本文计算流体均定义为不可压缩流体，稳态流动，采用分离式求解器。……