基于机器学习的CO_(2)催化加氢制航空煤油筒式反应器数学模拟分析与优化

借助Fe基催化剂,CO_(2)通过加氢反应可成功转化为高附加值的航空煤油,具有很好的工业应用潜力。目前缺少准确适宜的CO_(2)加氢合成航空煤油的反应器模型,因此亟需对其反应模型进行构建,为相关工艺的工业化提供参考。通过机器学习探究实验条件和关键组分CO和CO_(2)物质的量分数关系,构建了关键组分CO和CO_(2)预测模型;基于Anderson-Schulz-Flory分布规律,构建了碳链增长模型,进一步构建了产物分布模型;基于催化床层物料衡算、热量衡算和压降计算,建立了筒式固定床反应器的一维拟均相模型;通过模拟一定工艺条件得到了CO_(2)加氢合成航空煤油的反应结果,并对工艺条件进行了模拟优化。模拟结果表明,反应器进口温度升高、空速增大,CO_(2)转化率降低,航空煤油集总组分C_(11)H_(24)时空产率增加;操作压力增大,CO_(2)转化率增加,C_(11)H_(24)时空产率在反应压力为2.0 MPa时最高;饱和沸腾水温度升高,CO_(2)转化率和C_(11)H_(24)时空产率增加。最佳CO_(2)加氢制航空煤油反应条件:反应器进口温度为275℃、进口压力为2.0 MPa、空速为4000 h-1和饱和沸腾水温度为294℃。此时CO_(2)转化率为21.95%,C_(11)H_(24)时空产率为12.14g/(L·h),床层压降为0.20MPa。

基于Fluent的多相模拟反应器的设计

介绍Fluent在大气环境研究领域的应用,利用Fluent进行实验室多相反应的模拟反应器的数值模拟工作,以便得到最佳的反应器设计大小尺寸及反应条件,指导设计反应器。二相流采用Euler方法,湍流模型选择k-ε模型描述。设计了不同的三组模型模拟计算。并做对比,最终选择反应器设计为筛板与进气口分离,筛孔密集分布的设计方案,6个进气口均匀分布在反应器底部,4个气溶胶进口及4个压力出口在反应器顶部均匀分布。反应条件设为底部进气口进气速度0.5 m/s,气溶胶进口速度0.1 m/s.最终颗粒物在反应器内的分布从空间及时间上而言.在轴线处均大体是均匀分布,可以保证液滴捕集颗粒物模拟实验的准确性。

焦炉煤气二级加氢脱硫反应动力学及反应器模拟分析

目前各行业发展期间,都希望利用先进技术、专业人才、更新后的工艺、绿色环保材料等帮助自身做大做强,在竞争激烈的市场中脱颖而出,工业企业亦是同样的道理。化工行业发展期间,一直以来都在思考如何才能够将生产中所产生的废气,即:焦炉煤气综合使用,这是工作人员最关心的内容。因为现如今化工产业加快发展速度,呈现积极向上态势,焦炉煤气量也在增多中,将其合理利用重要性不言而喻,可帮助化工行业更好发展、减少对传统能源的依赖、降低环境污染、提升国家工业水平等。因此,本篇文章主要对焦炉煤气二级加氢脱硫反应动力及反应器模拟进行分析,以作参考。

挂膜方式对模拟河道生物反应器启动与稳态运行的影响

对比研究了自然挂膜和改进型闷曝排泥挂膜2种启动方式对模拟河道生物反应器修复微污染水源水过程特性的影响.结果表明,采用改进型闷曝排泥挂膜法有效缩短了弹性填料的挂膜周期,该反应器的NH_3-N去除率比自然挂膜组提前1周达到70%以上.挂膜成熟后,闷曝排泥挂膜组附着的生物膜量和胞外多聚物含量分别为自然挂膜组的1.38倍和1.41倍,生物膜结构亦较为致密,2组反应器的NH_3-N、COD_(Mn)平均去除率最终分别稳定在92%和82%以上.通过改变曝气强度和方式开展系统运行工况研究,发现2组反应器的NH_3-N和COD_(Mn)去除性能呈现不同程度的波动,相比而言,采用闷曝排泥挂膜法启动的反应器对工况变化具有较强的适应能力,P_((NH_3-N))为0.001,一定程度上说明不同挂膜方式对填料附着的生物膜群落结构以及微污染水源水修复系统稳态运行性能影响显著.

模拟河道生物反应器原位修复受污染水源水研究

以弹性填料为载体，考察了模拟河道生物反应器处理受污染水源水过程挂膜启动特性，并对曝气强度、水力停留时间（HRT）等工艺参数进行了系统性能影响研究．结果表明，模拟河道反应器经24d挂膜启动后，氨氮（NH3-N）、总磷（TP）、高锰酸盐（CODMn）的平均去除率分别达61．0％，29．6％，16．0％；HRT 24h、体系溶解氧（DO）质量浓度（P）5．5～6．5mg·L^-1条件下，反应系统具有稳定的污染物去除能力，NH3-N，TN，TP，COD‰的去除率分别达到75．0％，11．1％，11．1％和26．1％．同时，增大曝气量和缩短HRT，污染物的去除效果均略有下降，后者对生物膜去污性能的影响较大．镜检结果发现，模拟河道反应器运行过程填料表面逐渐发生变化，由无色向棕褐色、褐绿色转变，并出现了藻类、细菌和后生动物等，生物量逐渐增多．结果初步揭示，填料表面附着的生物量及微生物种类与其对污染物的去除效率具有一定的相关性．

用于四氯化钛生产的复合式气力输送反应器的一维模拟——I.数学模型

复合式气力输送反应器是一种将提升管和多颗粒气力输送床串联使用的新型反应器,其中多颗粒气力输送床是由循环床叠加在密相湍床上形成的,适合于所需单程反应时间较长且需颗粒间、气固间作用力较大—防粘结、提高传质效率等的气固反应体系. 本工作用一维流化床反应器模型研究了用于四氯化钛生产的复合式气力输送反应器的反应性质,其中气体成分在泡相和乳相间的扩散速率通过气泡聚并模型进行计算并用粒子数平衡模型(Population balance)模拟颗粒沿轴向的粒径分布变化. 该模型可以同时获得反应温度、床内颗粒组成、气体成分、颗粒扬析量、反应效率等对生产非常重要的指标参数.

乙炔氢氯化固定床反应器的模拟分析

根据对乙炔氢氯化反应动力学以及工业装置实际运行状况的分析,建立固定床反应器拟均相二维有效扩散数学模型.结合中试经验数据,采用Crank-Nicholson方法求解方程并对工业固定床反应器进行模拟计算.模拟结果显示,计算所得固定床内温度和转化率分布与工业数据相符.利用模型计算结果分析发现,当催化剂活性水平较低时,乙炔空速和催化剂活性对反应结果有较大影响,将两者进行关联,可以建立不同催化剂活性水平下的最佳乙炔空速计算公式.通过对工业条件下不同管壁温度和不同反应管尺寸的模拟分析,可知现在工业上设置的管壁温度98℃和反应管尺寸51mm×3.5mm都是合理的.

用于四氯化钛生产的复合式气力输送反应器的一维模拟——II. 反应器性质的计算结果

通过数学模型求解研究了氧气初始浓度、氯气初始浓度、初始炭矿比对用于四氯化钛生产的复合式气力输送反应器的反应特征和反应性质的影响. 模拟结果表明,增加氧气初始浓度有利于富钛料转化量的提高,但过高的氧气浓度将导致床层内石油焦含量迅速降低,石油焦起不到稀释剂的作用;增加氯气初始浓度有利于富钛料的转化,但浓度过高将不能有效提高转化率;针对富钛料初始含量,MPTB床层存在一个饱和能力,此时富钛料转化量最大;当氧气初始浓度、富钛料初始含量的取值过低时,MPTB将不能达到热量平衡,在合适的氯化温度范围内(700～1100℃)不存在能够稳定操作的温度点.

沸石催化剂上苯与二乙苯烷基转移反应动力学及反应器模拟

应用等温液固积分反应器和Gauss -Newton法求得 β沸石催化剂上苯与二乙苯烷基转移反应本征动力学方程 ,考虑到内外扩散的影响求得宏观动力学方程 ,并对用于烷基转移反应的液固相反应器进行模拟计算。确定了操作条件 :2 40～ 2 80℃ ,n(苯 ) /n(二乙苯 ) =8～ 12 ,总质量空速 5～ 10h- 1 。

自吸式反应器气液传质实验研究和CFD模拟

对一种自吸式反应器的气液分散性能进行了实验研究,并采用计算流体力学(CFD)ANSYS CFX中对自吸式反应器在600,800,1 000,1 200 r/min 4种转速条件下气液二相流的流场、局部气含率及整体气含率进行了数值模拟,并采用Higbie溶质渗透模型模拟研究了反应器的容积传质系数。研究结果表明:气液二相流场与高速摄像机拍摄的结果相同,成对称分布;自吸式反应器的局部气含率分布均匀,上下分布良好,整体气含率的模拟结果与实验结果一致,实验值和模拟值误差为5.1%;局部容积传质系数分布良好,气体出口附近较好,容积传质系数模拟值与实验值变化趋势一致。

沸石催化剂上苯与乙烯烷基化反应宏观动力学及反应器模拟

利用已得到的β沸石催化剂上苯与乙烯烷基化反应本征动力学模型，用内扩散有效因子校正内扩散影响，有关关联式计算外扩散传质系数，采用Ｓｏａｖｅ模型估算加压下气液相界面上乙烯的液相平衡，对以纯乙烯为原料 １．５万 ｔ／ａ乙苯和以催化裂化干气为原料 １０万ｔ／ａ乙苯的并流鼓泡床工业反应器进行了模拟计算．

使用超微镍基负载型催化剂的苯加氢固定床反应器模拟

介绍对工业化超微镍基负载型催化剂苯加氢反应器进行数学模拟的情况,建立了列管式固定床反应器的拟均相一维模型,用四阶-龙格库塔法求解计算,通过计算机模拟超微镍基负载型催化剂苯加氢固定床反应器,找到该反应器的热点温度和热点位置,并对床层不同分段数进行了模拟比较,模拟结果表明,催化剂分4段填装为好,热点温度为183.43℃,热点位置在距反应器人口2 m处,这4段催化剂床层的最佳稀释比依次为1:38.0,1:32.6,1:27.5,1:17.3。

B02催化剂上丁烯氧化脱氢换热床反应器模拟

采用工业及２５０ｍＬ小试绝热床的实际数据，回归求得Ｂ０２催化剂上丁烯氧化脱氢反应宏观动力学模型；应用一维拟均相模型，对工业绝热床、等温床及几种型式的换热床反应器进行模拟．结果表明：自热式换热床反应器在丁二烯选择性和催化剂寿命方面均优于工业绝热床反应器．

实验室模拟生活垃圾生物反应器

实验室生物反应器模拟与垃圾填埋场现场实验相比,具有周期短、可控性高、目的性强、取样方便等特点,是目前广泛应用的方法。但是关于生物反应器的设计与运行等方面没有系统的资料与标准,生物反应器的设计与运行对于准确模拟垃圾填埋场垃圾降解过程至关重要。本研究根据国内外近20 a进行的垃圾生物反应器研究,从反应器设计、垃圾选择与预处理及影响反应器运行因素3个方面进行综述,为建立实验室模拟生活垃圾生物反应器提供依据。

二氧化碳加氢制甲醇轴向反应器模拟

针对二氧化碳加氢生产甲醇的轴向反应器,建立了一维拟均相数学模型,采用Runge-Kutta法求解数学模型。对二氧化碳加氢反应动力学模型中的各参数进行了修正拟合,通过MatlabR软件计算了二氧化碳加氢反应器中的反应情况,并优化了反应器的操作参数,得到了较优的反应器操作条件:进料n(CO2):n(H2)为1:4、n(CO2):n(CO)为10:1、温度为235℃,管外换热水温度230℃,单管进料速度为2.1 mol/s。在此条件下,二氧化碳的转化率为17.9%,目标产物甲醇的选择性为72.8%,单套生产能力为300 kt/a,为工业化反应器设计提供了理论支持。

合成气甲烷化反应器模拟和工艺条件优化

通过分析和简化合成气制天然气甲烷化工艺流程,建立了第一甲烷化绝热固定床反应器的一维数学模型,采用Runge-Kutta法求解数学模型。对合成气甲烷化反应动力学模型中的甲烷化反应平衡常数进行了计算分析和调整,用Matlab计算了第一甲烷化反应器中浓度和温度分布。考察了反应器各个操作参数对床层的影响,综合各种参数影响因素,反应器较优的操作条件如下:合成气的进料速度800kmol/h,进料温度553K,操作压力为3MPa,氢碳比在3左右,循环比为3。在此条件下,第一甲烷化反应器的出口温度在873 K左右,CO的转化率为82.18%,出口气体中CH4的干基的物质的量分数达到57.07%,满足工业生产要求,为工业化反应器设计提供了理论依据。

甲烷化反应工艺流程和反应器模拟

通过分析绝热反应曲线和反应过程CO转化率曲线,设计可行的多级绝热固定床甲烷化工艺流程,得到了一个第一甲烷化反应器循环比为3.0,反应器个数为3的甲烷化反应系统。建立绝热固定床反应器的一维拟均相数学模型,在工业操作条件下,分析了该流程中3个甲烷化反应器内的温度和摩尔分数分布规律。在合成气的进料速度800 kmol/h,进料温度553 K,操作压力为3.0 MPa,氢碳物质的量比约为3.0,循环比为3.0的条件下,模拟结果表明:物料在3个反应器出口的温度分别为879,725,611 K;甲烷干基摩尔分数分别为53.48%,79.24%和95.49%;CO在3个反应器出口的转化率分别为82.18%,99.41%和100%。第3反应器出口CH4干基摩尔分数为95.49%,满足了工业生产要求。

苯酚加氢反应器模拟和工艺条件优化

针对苯酚加氢生产环己酮的管式固定床反应器,建立了一维拟均相数学模型,采用Runge-Kutta法求解数学模型;对苯酚加氢反应动力学模型中的各参数进行了计算拟合,通过Matlab软件计算了苯酚加氢反应器中的反应规律,并证明了所建立的一维拟均相数学模型的可靠性。考察了反应器的操作参数对苯酚加氢反应的影响,综合考虑各参数的影响,得到了较优的反应器操作条件:气体入口温度185℃、原料气进料量300 mol/s、操作压力0.2 MPa、原料气中氢气与苯酚的摩尔比6∶1、管外载热体温度180℃。在此条件下,苯酚的转化率为98.8%,目标产物环己酮的选择性达到91.7%,满足工业生产要求,为工业化反应器设计提供了理论依据。

FX-01催化剂上苯与丙烯烷基化Ⅱ.反应器的模拟

利用已得到的FX -0 1沸石催化剂上苯与丙烯烷基化反应动力学模型 ,用内扩散有效因子校正内扩散影响 ;用有关关联式计算外扩散传质系数 ;对不同操作方式的反应器 ,如等温床、单段绝热床和多段绝热床进行模拟 ;并对多段绝热床操作条件进行优化设计。模拟结果与年产 1 0 0t异丙苯装置的实际运行情况接近。