Comportamiento Hidrodinámico y Térmico del Flujo Gas-Sólido en un Reactor de Tubo Vertical (Riser) del Proceso de Craqueo Catalítico (FCC) con dos Salidas Laterales Asimétricas

Abstract

ResumenEn este trabajo se realiza la simulación numérica en 2D del comportamiento hidrodinámico y térmico del flujo gas-sólido en un reactor industrial (riser) con dos salidas colocadas asimétricamente, utilizando un modelo de la Dinámica de Fluidos Computacional. El sistema se considera adiabático y el modelo del sistema se resuelve por una aproximación Euleriana transitoria y la Teoría Cinética del Flujo Granular (KTGF, Kinetic Theory for Granular Flow). Como modelo de arrastre se utiliza la minimización multiescala de la energía (EMMS, Energy Minimization Multi-Scale). Las variables que se analizan son la distribución de densidad, la distribución de velocidades, la distribución del flujo másico, y los perfiles de temperatura de la fase sólida, a varias alturas del riser. Los resultados de este trabajo se comparan con los obtenidos anteriormente para una configuración de salidas simétricas. El modelo predice adecuadamente la presencia de tres zonas de concentración y velocidad de sólidos, así como la formación del patrón de flujo anular esperado en el riser. Palabras clave: simulación numérica; riser industrial; salidas asimétricas; aproximación Euleriana; modelo de arrastre EMMS Hydrodynamic and Thermal Behavior of Gas-Solid Flow in an Vertical Pipe Reactor (Riser) of the Fluid Catalytic Cracking Process (FCC) with Two Lateral Asymmetric Outlets AbstractIn this work 2D numerical simulations of gas-solid flow hydrodynamic and thermal behavior in an industrial riser is made using a Computational Fluid Dynamics model. The mixture goes out from the riser through two lateral upper asymmetric outlets. The system is considered to be adiabatic and the system is solved through a transient Eulerian approach and the Kinetic Theory for Granular Flow. The Energy Minimization MultiScale method (EMMS) is used as a drag model. Solid density distribution, velocity distribution, mass flow distribution and temperature profiles measured at several riser heights are analyzed. The results obtained in this work are compared with those previously obtained in a similar system but having two symmetric outlets. The model properly predicts the presence of three solid concentration and velocity zones, as well as the expected core-annular flow pattern in the riser.