masterThesis
Integração de simulações tomográficas MCNPX através de importação da geometria CFD de fluxo gás-sólido em riser a frio.
Integração de simulações tomográficas MCNPX através de importação da geometria em CFD de fluxo gás-sólido em riser a frio.
Registro en:
SILVA, Victor Hugo Farias Ferreira da. Integração de simulações tomográficas MCNPX através de importação da geometria CFD de fluxo gás-sólido em riser a frio. 2019. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Energéticas e Nucleares) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2019.
Autor
SILVA, Victor Hugo Farias Ferreira da
Institución
Resumen
O craqueamento catalítico fluido é umprocesso utilizado na indústria petroquímicaparaconverter frações dopetróleo pesadas emfrações mais leves, como a gasolina eo GLP, por exemplo. A conversão ocorredevidoà introdução de partículas sólidas denominadascatalisadores (pó de Geldartde classe A)no interior de risersindustriais de FCC. Geralmente,são construídas unidades piloto a friopara estudo dos fenômenos fluidodinâmicos envolvendoescoamentos do tipo gás-sólido emrisers. Nestas unidadessão aplicadas diferentes técnicasdeavaliação do fluxo bifásico, destacando-sea investigação não intrusiva usando tomografia portransmissão gama, que têmsido o caminho bemestabelecido na literatura paradefinirparâmetrosfluidodinâmicos. Osdados determinados por escaneamento gama de secções radiaisdo risercontribuemparavalidação de simulações numéricas da fluidodinâmica computacional.Contudo, é necessário umcritério quantitativo paraavaliar a fluidodinâmica do leito fluidizado circulanteda UPF, pois existemincertezas gerais no sistema. Para tanto, a simulação datomografiacomputadorizadagamacom umcódigoMonteCarlo podeser utilizadacomovetorde integração entrediferentes modelos. Por se tratar de umestimadorverossímil, o MC possuigrandes vantagens de utilização quando comparado a métodos determinísticos. Este método tambémse destaca pela adequaçãoa quaisquer materiais de geometrias complexas, pela rapideze baixocusto. Nesse trabalho, foramrealizadas simulações comocódigocomputacionalMCNPXda tomografiagama do escoamento bifásicoda UPF tipo FCC por meio daimportaçãode simulações realizadas emCFDeutilização deimagens geradas emcódigos e naplanta pilotovirtual 3D no ambiente CADcomvalidação de dados experimentais integrando os métodos computacionais. Assim, foramdeterminados, a partir da TCG simulada, os dados referentes aoperfil radial da fração volumétrica de sólidos e gás, concentração de sólidos e velocidadeslipnas várias alturas do riser. Istopossibilitou umacomparaçãootimizadacomdados da literaturae maior compreensão dos parâmetrosmensurados experimentalmente. Por fim, a utilização datécnica de reconstrução algébricade correção multiplicativa, mostrou ser adequadaparaapresentação de resultados qualitativos do processo com distribuição radial de sólidos. CNPq Fluidcatalytic cracking is a processused inpetrochemicalindustries toconvert heavy oil fractions intolighter fractions, such as gasoline and LPG, for example. Theconversionoccursdue tothe introduction of solid particles called catalysts (Geldart’sclassA powder) inside industrial FCC risers. Generally, cold flow pilotunitsarebuiltfor the study offluiddynamics phenomena involving gas-solidflows inrisers. Inthese units, differenttechniques ofbiphasicflow evaluation are applied,especiallynon-intrusiveinvestigationusing gamma-raytomography, which havebeen the well-established pathintheliterature todefine fluidodynamicparameters. Thedatadetermined by gamma scanning ofradial sections of the risercontributetothevalidation ofnumericalsimulations of computationalfluiddynamics. However, aquantitativecriterionis needed toevaluate CFPU flow of circulatingfluidizedbed,as there aregeneraluncertaintiesinthe system. In order todo so,the gamma-ray computed tomography simulation inMonte Carlo can be used as an integration vector between differentmodels and ithas great advantages when compared todeterministicmethods, its facility tofit any materialsof complex geometries and its speed and low cost. In this paper, simulations were performedusing the MCNPXcomputationalcodeof the FCC-type CFPU biphasicgammatomographythrough the import of CFDsimulations and the use of code-generatedimages and3D virtualpilot plant inthe CADenvironmentwith validation of experimental dataintegratingcomputationalmethods. Thus, the data concerning the radial profile of the solidsand gasvolumetricfraction, solids concentrationand slip velocity atthe various riser heights weredetermined from the simulated GCT. Making possibleanoptimized comparison with literaturedata and a better understanding of the parameters measured experimentally. Finally, using thealgebraic reconstruction techniquemultiplicative correction, proved tobe suitable forqualitative results for process with radial solids distribution.