汽油加氢反应器是汽油加氢系统的关键所在,冷氢系统又是影响加氢性能的一个重要的反应器内构件,所以对于冷氢系统性能的提升也就显得更加重要。冷氢系统包括冷氢箱和冷氢管,主要作用是通过冷氢气对反应油气进行降温。但是现有的冷氢系统存在着物料混合和分布不均的问题,导致下层床层物料温差较大,影响产品质量和装置运行时间。本实验室前期设计了一种针对汽油加氢反应器的一体式环形旋流冷氢箱,本文通过采用CFD模拟方法对该冷氢箱进行了进一步的结构优化。在CFD模拟时,湍流模型的选择至关重要,而在此之前的工作,对于湍流模型的选择大多根据经验选取,对于流动状况和模型的选择缺乏细致考虑,影响了模拟的准确性。因此本文在详细对比了几种湍流模型适用范围和优缺点的基础上,针对该冷氢系统的流体流动状况,并结合实验数据的对比验证,确定RNG k-ε模型和大涡模型为最合适的湍流模型。为更好地理解旋流式冷氢箱的混合机理,本文研究了不同混合程度下流体湍动能、湍动能耗散率、湍动黏度比、涡量和Kolmogorov尺度等参数在冷氢箱内的分布规律。结果表明,流体湍动能、湍动能耗散率、湍动黏度比均与流体的湍动强度成正比关系,而流体的湍动强度越大,物料混合越均匀。湍流流体的涡量和物料的混合成正相关性,即同等条件下,流体产生的涡量越大,物料的混合越均匀。Kolmogorov尺度可以作为衡量湍流流体是否产生漩涡的依据,即通过Kolmogorov尺度等值线判定流体是否可以产生漩涡,同等条件下,产生漩涡的冷氢箱结构比没有产生漩涡的冷氢箱结构可以得到更优的物料混合效果。环形旋流冷氢箱还存在结构较为复杂、占用反应器空间大等缺点。本文通过采用CFD模拟的方法对其结构进行了进一步的优化,包括减少了挡板数量、增大了挡板入口宽度、改进了挡板的结构及降低了冷氢箱的高度。同时本文对该冷氢箱的操作弹性进行了考察,结果表明在处理量变化50%-200%的范围内,冷氢箱的操作性能基本保持不变。上述研究工作为现有FCC汽油加氢冷氢系统的升级改进提供了参考。