Resumen de Cfd simulation of a pilot plant delayed coking reactor using an in-house cfd code

Fabian .A. Díaz Mateus, Alex Chaves Guerrero, Paola Gauthier Maradei, David Fuentes, Alexander Guzmán, Hector Julio Picon

• español

  RESUMEN Una simulación de un reactor piloto de coquización retardada fue realizada empleando un código propio de dinámica de fluidos computacional (CFD). El reactor fue modelado como un sistema dinámico de tres fases donde el coque es una fase sólida porosa, el fondo de vacío es la fase líquida y los productos destilables son la fase gaseosa. Los balances de continuidad, momento y energía propuestos para describir la dinámica del proceso de coquización fueron discretizados mediante el método de los volúmenes finitos sobre una malla axisimétrica de dos dimensiones. Un algoritmo tipo PEA fue desarrollado para describir el arrastre entre las fases fluidas y un algoritmo SIMPLEC modificado llevó a cabo el acoplamiento entre la presión y la velocidad. El simulador de CFD fue programado en lenguaje C++ para sistema operativo tipo Linux; todos los gráficos fueron construidos en la plataforma de visualización Paraview. Una corrida completa de 12 horas y el posterior enfriamiento de la cama de coque obtenida para tres fondos de vacío fue simulada, los resultados fueron comparados con datos experimentales y un buen acuerdo fue encontrado, el simulador demostró gran potencial para ser escalado a nivel industrial.

• English

  ABSTRACT A simulation of a pilot plant delayed coking reactor was performed using an in-house computational fluid dynamics (CFD) code. The reactor was modeled as a three-phase dynamic system where the coke is the porous solid phase, the vacuum residue the liquid phase and the distillable product the gas phase. Equations of continuity, momentum, and energy proposed to describe the coking dynamic process where discretized employing the finite volume method and the domain was defined by a 2D structured axisymmetric grid. A PEA algorithm was developed to account for the drag between the fluid phases, and a modified SIMPLEC algorithm achieved the pressure-velocity coupling. The CFD simulator was programmed in C++ code for Linux operating system; all the graphics were constructed in ParaView visualization platform. A full run of 12 hours and the cooling of the resulting coke bed for three different vacuum residues were simulated, the results were compared with experimental data and a good agreement was observed, the simulator demonstrated great potential to be scaled up to industrial level.

• português

  RESUMO Foi realizada uma simulação de uma planta piloto de um reator de coqueamento retardado aplicando um código interno de fluidodinâmica computacional (CFD). O reator foi modelado como um sistema dinâmico de três fases, estando o coque em fase sólida, o resíduo de vácuo em fase líquida, e os destiláveis em fase gasosa. As equações de continuidade, de momento e de energia propostas para descrever o processo de coquemento dinâmico foram discretizadas utilizando o método dos volumes finitos, e a área foi definida por uma grade de eixo de simetria estruturada em 2D. Foi desenvolvido um algoritmo PEA para representar o arrasto entre as fases fluidas, e um algoritmo SIMPLEC modificado atingiu o acoplamento pressão-velocidade. O simulador CFD foi programado em código C++ para o sistema operacional Linux. Todos os gráficos foram construídos em uma plataforma ParaView. Simulando a operação de 12 horas e o arrefecimento do leito de coque resultante para três resíduos de vácuo diferentes, os resultados foram comparados com os dados experimentais e foi observado uma boa correlação, o simulador mostrou grande potencial de ser escalado no nível industrial.