论文部分内容阅读
随着聚氨酯行业的发展,TDI的市场需求量迅速增长,TDI生产行业也得到了快速的发展。目前TDI生产行业中运用的主要是液相光气法,该法在生产中使用有毒性的光气作原料,并有DNT、TNT等中间产物产生,因此确保工业的安全生产显得尤为重要;而在TDI生产中会有粘度大的副产物焦油产生,焦油极易在管路壁面发生沉积,造成输送管路的堵塞,给生产的安全稳定运行带来很大的隐患。为此对焦油在管路中的沉积过程进行研究具有重要的意义。 本文基于焦油粘度大、分子量大、难分解、易粘附的特点,运用多相流数值模拟的方法,利用Fluent软件对输送管路中焦油组分的沉积过程进行了模拟,得到了焦油在管路内的沉积规律;考察流速、管径、管壁粗糙度等参数对焦油的沉积的影响;并进一步对已沉积管路进行水力清洗及不同流速下的清洗模拟,分析了水力清洗的可行性;这些为工业生产中减少焦油沉积及管路清洗提供了一定的理论基础。 1.采用两相流模型,在速度入口、压力出口及壁面边界条件下,运用Mixture模型对连续流动下管内焦油的沉积过程进行模拟,模拟了1%焦油体积分数下在公称直径为100mm的管内的沉积过程;并考察了液液两相流与液固两相流两种模型下焦油的沉积状况,获得的结论如下: (1)焦油的沉积主要发生在管路的入口附近;在沉积初始时沉积层增长率较大;当沉积层达到一定厚度后,焦油沉积层在管路轴向上的增长速率较径向的增长速率大。 (2)通过在液液两相流模型与液固两相流模型下,对反应产物在管路中的流动进行模拟比较,发现液液两相流模型能更好的反映实际生产中焦油的沉积过程。 2.运用控制变量法,探讨了液液两相流模型下流速、管径、壁面粗糙度等参数对焦油在管壁上沉积状况的影响规律,结果表明:流速越小、管内径越小、管壁粗糙度越大、外界温度越低焦油在管壁的沉积越明显。 3.对已形成焦油沉积层的管路在速度入口、压力出口的边界条件下进行清洗模拟,发现水力清洗的可行性;同时比较了不同流速下的水力清洗效果,并结合时间、用水量进行综合考虑,比较选择出合适的清洗流速;并得到了清洗用水量与流速的关系式:V=-16.129v3+209.96v2-823.71v+1459.1这对工业生产有一定的指导意义。