基于Barracuda的行业应用案例汇总

化学工业领域

化学工业是属于知识和资金密集型的行业。化工生产具有生产技术复杂、原材料综合利用、生产过程要求严格的比例性和连续性、高耗能等特点。流化装置是在化工生产过程中使用最广泛的关键装备。

大量的工程应用案例表明：Barracuda 可以帮助我们理解这些装置中的复杂三维瞬态流化现象，包括在大型深床反应器（直径大于10米）内的催化化学反应。

反应器部件 → 分析得到的结果 ：

● 喷淋器或提升管 → 喷射渗透/冲蚀/位置/数量

● 旋流器 → 效率/压力平衡/溢流/可靠性

● 供给管/阀 → 位置/冲蚀/数量

● 输运管 → 尺寸/定位/冲蚀

反应现象 ：

● 流化品质：从鼓泡到湍流

● 床内的气体旁路或流动

● 颗粒消融/结块

● 气体/固体接触效率

● 床平均密度，DP/L

● 尺寸分离/材料分离

● 洗选速率/PSD

● 稀相空间密度/TDH  

● 床循环速率

● 化学反应

● 流体/固体/螺旋管的热性能

石油化工领域

石油化工是指化学工业中以石油或天然气为原料生产化学品的领域，最重要的石化生产工艺之一就是流态化的催化和裂解。与循环流化床相关的两个核心部件——反应器和再生器都涉及到这一工艺。

反应器 → 分析结果：

● 油喷射注射 → 位置/角度/数量 

● 提升管 → 蒸汽和催化剂停留时间/壁面返混/焦化

● 脱离区域 → 停留时间分布(RTD)/旋流器/分离器/输运管

提升现象 ：

● 液滴喷射和催化剂涂层 

● 中心环向流动

● 壁面逆流冲洗

● 停留时间分布(RTD)

● 颗粒尺度效应

再生器 → 分析结果 ：

● 空气喷头 → 流化品质/位置/尺寸

● 旋流器 → 效率/可靠性/冲蚀/侵入管溢流

● 流化床 → 气/固接触效率/粉末效率

能源电力领域

循环流化床燃烧器具有NOx排放低、燃料选择灵活的优点，并且利用石灰石可以捕获其中98%的硫，这得益于它对炉内流化床的利用。许多客户成功地应用Barracuda来理解炉的复杂特性，如燃料-空气停留时间、固体循环、床夹带速率及局部冲蚀。同样，Barracuda也可以辅助工程师优化循环流化床的大型旋流器，减轻回路密封的倒置特性。

煤和其它生物燃料气化所产生的合成气体CO和H2可以用作燃料或者化工厂的原料，美国国防部国家能源技术实验室（NETL）应用Barracuda研究气化炉的复杂气-固流动现象，他们还用Barracuda模拟焦炭静床高度超过30米的大型深床气化炉。TRI公司将Barracuda用于生物热-化学转换设计，采用沙子作为传热媒介。

Barracuda化学反应产物的生成与固体颗粒消耗精确吻合，化学反应将引起颗粒尺寸自动缩小，颗粒尺寸减小会影响流化和洗选速率。

工厂部件→ 分析的结果： 

● 炉子几何 → 优化燃料/空气混合

● 旋流器 → 效率和可靠性

● 回路密封 → 通风/堵漏/清洗

● 供给管/阀 → 位置/冲蚀/数量

● 燃烧器启动 → 全回路性能

设备现象 ：

● 流化床膨胀/密度

● 流化床夹带率

● 尺度分离或材料分离

● 燃烧

● 气体和固体的热性能

● 稳定性

冶金工业领域

许多有价值的矿石必须在初采后进一步加工。这包括：二氧化钛在油漆中被用作白色素，或提取战略资源金属——钛；超纯度的多晶硅被用来制作光电板和半导体；二氧化锆用于核燃料棒的覆层。几乎所有的矿石处理都涉及到各种气-固和液-固流动过程。以下是与矿石处理有关的流体-颗粒耦合模拟的例子，Barracuda已经成功应用于这些领域。

四氯化钛氯化器

氯气和高等级的矿石通常在直径为3米-8米的深床反应器内反应，生成TiCl4。氯气使由原矿、金红石、焦炭等组成的颗粒流态化。我们的一些客户已经成功应用Barracuda找到流化不足的原因，特别是在矿石和焦炭分离，以及有非常大的密度和颗粒尺度分布时更易出现流化不足。另一个感兴趣的问题是氯气上升位置和冲蚀。此外，Barracuda中的化学反应速率表达式包含了在任意位置处矿石和焦炭的浓度，对氯化器来说这是计算反应速率的基础。

多晶硅反应器

目前，在大规模电子产品生产中已经采用新的流化床反应器技术。从前，高纯度硅(99.999%)只能进行一炉一炉的间歇生产。新的两级反应器技术使我们能够低成本的连续生产。Barracuda已经成功地应用于这两种反应器：三氯硅烷 (SiHCl3) 反应器和沉积反应器。对于沉积反应器，Barracuda通过化学反应模型模拟气相反应生成固体硅的过程，能够预测流化床中的硅颗粒长大。Barracuda可以捕获气-固流化的所有重要机理，如侧喷混合、量化反应区域、硅颗粒的成长速率、预测固体硅颗粒的运动。

其它矿石处理技术

Barracuda 可以用来帮助设计与矿石处理有关的设备和工艺过程。典型的应用包括：焙烧、干燥、煅烧、氧化铁减量、重力分离，以及各种供给和输运管。

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01 技术干货

Barracuda工程应用案例集锦

edu.yanfabu.com/course/1576

Barracuda视频集锦

edu.yanfabu.com/course/explore/Barracuda

02 技术交流群（Q群）

流态化仿真技术交流QQ群

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