草酸二甲酯加氢制乙二醇反应器模拟分析

依据草酸二甲酯(DMO)加氢制乙二醇(EG)的动力学建立了反应器的拟均相二维模型,利用Matlab编程和Excell进行了模拟计算;分析了管壁温度、液时空速、管径等因素对反应的转化率、选择性、热点和时空产率的影响;并得出了典型工况下浓度分布和温度分布,为该工艺的工业放大和反应器设计提供了依据。

乙烯氧化反应器数学模拟

针对扬子石化公司乙烯氧化制环氧乙烷工业规模的壁冷式固定床反应器,在YS-6型银催化剂宏观动力学模型的基础上加以修正,获得了YS-7型银催化剂宏观动力学模型,建立了环氧乙烷合成固定床反应器的一维拟均相模型,通过模型计算值与工业生产实际值的比较,两者相差很小,验证了反应器模型和所用的宏观动力学模型的准确性,可用作扬子石化公司环氧乙烷合成反应器的模拟与操作优化。

鼓泡塔中液体循环的拟均相模型

本文阐明了鼓泡塔中液体循环的拟均相流体的概念．根据这一概念和前文（ＬｕｏａｎｄＳｖｅｎｄｓｅｎ１９９１）所建立的方法，提出了一个改进模型并讨了如何确定模型参数的方法，对于低粘性和高粘性流体，本模型的计算结果都与实测结果吻合较好．

耦合传质的羰基化固定床反应器传热模拟分析

固定床反应器中进行强放热反应时,反应器的热点温度对操作参数变化敏感,容易引起飞温,导致转化率下降,影响催化剂寿命。为强化羰基化固定床反应器内热质传递与化学反应的协同性,建立考虑颗粒内扩散影响的羰基化固定床反应器拟均相一维传热模型,考察操作参数对床层热点温度、反应转化率、床层温升的影响。不仅体现传热传质和反应的协同作用,而且影响关系明晰、求解方便。为保证反应转化率,本实验条件下确定催化剂颗粒直径小于等于1.5 mm。反应器入口温度/冷却剂油温既要满足床层热稳定性需求,又要使反应转化率和床层温升都在合理范围内。模拟结果表明在床层入口温度升高的同时,可通过降低冷却剂油温获得良好的反应转化率和较小的床层温升。在此基础上,考察入口环氧乙烷浓度对反应转化率和床层温升的影响。本研究可为固定床反应器满足转化率要求、床层合理温升而选择催化剂颗粒直径、床层入口温度、冷却剂油温和床层入口浓度等操作参数提供计算依据。

固定床反应器的计算机仿真系统

利用分层次的反应器建模思想,建立了固定床反应器的二维非均相模型,并在此基础上实现了计算机仿真系统.仿真结果表明,对于强放热反应体系,采用二维非均相模型进行反应器的设计和优化要好于二维拟均相等模型.

环氧乙烷合成反应器数学模拟

针对扬子石化公司乙烯氧化制环氧乙烷工业规模的壁冷式固定床反应器,在YS-6型银催化剂宏观动力学模型的基础上加以修正,获得了YS-7型银催化剂宏观动力学模型,建立了环氧乙烷合成固定床反应器的一维拟均相模型。通过模型计算值与工业生产实际值的比较,发现两者相差很小,从而验证了反应器模型和所用的宏观动力学模型的准确性,可用作扬子石化公司环氧乙烷合成反应器的模拟与操作优化。

合成气完全甲烷化固定床反应器数值模拟

以煤制天然气为背景，研究了反应器高径比、进料温度、操作压力、空速、原料气组成对高温甲烷化反应器内部温度和浓度分布的影响。通过建立固定床反应器拟均相二维模型，模拟合成气完全甲烷化过程，采用MATLAB进行数值求解，并与工业侧线试验数据进行对比。结果表明，高径比为2～3时有助于减小热损，可以控制床层热点温度在700℃以下；进料温度升高到400℃，加快了反应速率，导致热点温度过高，接近800℃；操作压力不适宜，直接影响CO的加氢效果；空速由4000提高到16000h^-1时，床层热点显著向反应器出口移动：原料气氢碳HS（H2／（3CO＋4CO2））增大到2，促进CO转化，而水气比由0．19增加到0．4，可以有效控制床层温升，热点温度在650℃左右。相关研究结果为反应器设计和工艺参数的优化提供了依据。

一种用于二维稳态固定床的通用计算方法

针对固定床反应器模拟过程难以形成其模型完整通用的计算模块且编程工作量大的问题,提出了一种稳态下固定床反应器中反应物和产物温度及浓度分布的通用计算方法.该方法以关键组分的摩尔分数作为变量,推导出关键组分在物料与热量衡算中的偏微分方程组中的通式,并利用正交配置法求解.同时考虑固定床反应器内气相流速的变化,将其描述为关键组分摩尔分数的函数进一步实现模型的通用性.对于特定的反应,只需提供目标反应的动力学方程及操作条件即可求解.最后利用所提出的方法实现乙苯催化脱氢制苯乙烯与乙炔法制氯乙烯反应过程的模拟,结果表明该方法具有通用性和高效性.

列管固定床反应器内CO氧化偶联制草酸二甲酯反应模拟及优化

针对列管式固定床反应器中的单根反应管,采用在接近工业条件下获得的CO氧化偶联制草酸二甲酯动力学方程,建立了一维、二维拟均相模型,并与单管实验结果进行了对比,结果表明一维拟均相反应器模型更能准确描述单管反应器内的CO偶联反应。进一步利用一维拟均相模型模拟计算了操作参数对床层热点温度、反应转化率、产物选择性及床层压降的影响,分析了反应器热点温度对操作参数的敏感性。计算结果表明:冷却介质温度对反应管热点温度、亚硝酸甲酯转化率有较大影响,是需要严格控制的工艺指标;较低的空速容易引起反应器飞温;反应器进口压力、原料气进料温度和反应物组成在计算范围内对反应器热点温度影响相对较小。为了提高偶联反应器的负荷和强化床层内的传热效果,可以将进料空速提高至4000 h^(-1),同时,可以通过将反应器进口压力增大至500 kPa来降低压缩机能耗。研究结果可为现有列管式CO氧化偶联反应器的改进和工艺优化提供参考。

环己醇脱氢制环己酮工艺的动态模拟

通过对环己醇脱氢反应器的类型及物料的流动方式进行分析,依据物料衡算和能量衡算关系式,结合在铜锌催化剂下脱氢反应动力学模型,建立了环己醇脱氢反应器的一维拟均相动态数学模型,得到了环己醇转化率及温度沿轴长的分布。模拟结果与实际生产过程相符,表明所建立的模型能够准确地模拟工艺过程。

乙苯脱氢制苯乙烯绝热固定床催化反应器的数学模拟

用拟均相一维和二维模型对乙苯脱氢制苯乙烯绝热固定床催化反应器进行数学模拟,模拟计算结果同生产实测数据甚为接近。这一反应的热效应(140KJ/mol)不大,一维和二维模型的计算结果也甚为接近。在一定操作条件下:进料比(水/2苯)为2.5;进料温度为630℃;应器压力,一段为1.7Qtm,二段为1.5Qtm;乙苯的转化率在一段反应器可达到41%(mol),二段反应器可达到63%(mol)。

Mathcad软件用于固定床反应器拟均相二维模型的数值解

为了提高化学反应工程课程的教学质量,采用了Mathcad软件编程求解固定床反应器拟均相二维模型的数值解。除了它的易使用和功能强大的工具盒的特点外,更重要的是它的编程语言的数学表达形式很接近传统的数学书写风格。使较为复杂的工业反应过程的计算问题能得以在课堂上进行生动有效的讲解,实时生成可改变操作条件的二维或三维的组成(转化率)、温度或反应速率的分布图,取得了令人满意的教学效果。