克劳斯转化器中流动与化学反应的模拟

摘要：

目前,克劳斯工艺是硫磺回收采用的主要技术,克劳斯硫磺回收工艺已广泛应用于炼厂气加工、合成氨和甲醇原料气生产、天然气净化等石油、天然气、煤加工过程中,通过克劳斯法而得到的硫磺产量高达硫磺总产量的60％以上,因此对其进行研究对整个硫磺回收过程具有重要意义.用计算机对硫磺回收装置进行模拟,能定量地描述各操作参数对装置运转情况的影响,经对比、分析、优化,筛选出最佳工艺操作条件,从而优化操作,降低尾气硫含量.本文采用Fluent软件,建立了克劳斯转化器中催化反应过程的数学模型,分别对入口流速为45 m/s、57 m/s和70 m/s、温度为473K至1073K条件下的克劳斯转化器中的流动和反应进行了数值模拟研究.模拟结果表明,在合适的范围内,进口流速的变化对整个反应器的影响可以忽略不计.通过S2的质量分数、组分浓度以及化学反应热效应的云图可以看出,催化剂床层在整个转化器中很好的起到了流量分配器的作用,各个组分在催化剂床层中以及下方都出现了较均匀的分布.在473K～873K温度范围内,S2质量分数随温度的提高而增大,在873K～973K温度范围内,S2质量分数随温度提高的变化非常不明显,因此该催化反应的最优温度为873K.本文的结果将为改建或新建的同类装置提供参考.

关键词：克劳斯、转化器、数值模拟、入口流速、温度

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分类号：TQ021.8(一般性问题)

资助基金：国家自然科学基金资助项目21261130583;陕西省工业攻关项目2013K11-24

在线出版日期：2017-01-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：1063-1067