王 腾，夏梓洪，陈彩霞

(华东理工大学 资源与环境工程学院，上海 200237)

0 引 言

费托合成技术是煤间接液化的核心部分，是煤清洁利用的关键技术之一[1]。根据目标产物的不同及采用的催化剂、反应器形式和反应条件不同，费托合成又可分为低温费托合成和高温费托合成2种工艺[2]。其中高温费托合成工艺在获得大量油品的同时，还可以获得较多的烯烃、含氧化合物等更高附加值的化学品，是未来煤制油行业的重要发展方向之一[3]。气固鼓泡流化床由于其气体和固体颗粒之间传热性能好，床内温度均匀，在高温费托合成反应中具有显著的应用优势[4-5]。

目前，对气固鼓泡流化床中流动、传递和混合过程的研究主要依靠试验完成，诸多关键参数难以直接测量，流场内部特性仍缺乏很好的理解。计算流体力学(CFD)可以得到气固流场的详细信息及其随时间变化的动态行为，已成为流化床反应器开发、设计和放大应用的重要辅助工具。基于双流体模型(TFM)的CFD模拟已经成功预测了气固流化床内的流体力学特性。然而双流体模型基于局部平均的假设，认为单位控制体内气固两相均匀分布，网格必须足够小才能正确揭示介尺度(气泡或颗粒团聚物)的所有细节[6]。对于气固鼓泡流化床，网格尺寸至少需要2～4倍颗粒直径[7-8]。如此细密的网格导致工业级流化床装置的计算量远超现有计算能力。未经修正的粗网格计算又会导致显著的计算误差[9]。因此，应用粗网格模拟大型工业化装置时需要结合非均匀曳力模型对曳力进行修正[10]，以考虑网格尺度内未被解析的局部非均匀结构(或称介尺度结构)对气固流场产生的影响。……