乙烯裂解炉是热裂解制乙烯的核心装置,炉内的主要现象包括燃烧反应、裂解反应、辐射传热、对流传热和流动。以求解流动方程为基础的计算流体力学方法,可以准确模拟出裂解炉内各个现象间的相互影响。本文以燕山石化公司的E-BA-107号裂解炉为研究对象,利用Fluent商用软件对其进行了模拟,研究工作主要包括以下几个方面:1.模拟了单根炉管内的流动、传热和化学反应以及热通量条件对裂解反应的影响。研究发现,在沿管长的轴向方向上,可以将炉管分为3段:传热段、一次反应段和二次反应段;乙烯产率随热通量增加而升高,而丙烯产率随热通量增加而降低。2.建立了包含8根炉管的1/4炉膛的三维计算模型,并对其进行耦合模拟研究。研究表明,底部燃烧器用来加热炉膛内的流体,为炉管提供的辐射热较少,而侧壁燃烧器用来加热炉墙,为炉管提供辐射热较多;不同炉管内的流体温度和裂解产物收率存在差异。3.在上述耦合计算的基础上,利用均匀试验设计的方法,考察了操作条件对裂解反应的影响。研究表明,炉管内乙烯产率随着进料量的增加而减小,随着燃料量的增加而增加;丙烯产率与操作条件的线性规律不明显,有待进一步研究。