甲醇催化重整制氢反应器的二维模拟及管径的选取

以甲醇裂解和甲醇水蒸气重整制氢作为平行的独立反应,CO、CO2为关键组分,建立了甲醇催化重整制氢反应器的二维数学模型,用正交配置法计算了催化床内各组分浓度及床层温度随径向和轴向的分布。考察了反应管管径变化对反应器性能的影响。在整个床层催化剂装填量及反应操作条件均不变的情况下,反应管管径增加,催化床层的出口温度降低,径向温差加大,氢气的时空产率略有降低,但所需的反应管根数迅速减少。     

管壳型二甲醚合成反应器的二维数学模型

以CO加氢、CO2加氢合成甲醇和甲醇脱水生成二甲醚反应为关键反应,CO、CO2和二甲醚为关键组分,建立了管壳型二甲醚合成反应器的二维数学模型,用二维正交配置法求得催化床内各组分浓度和床层温度随轴向和径向分布,模拟计算了反应器的操作性能。结果表明:操作压力、入塔气量对催化床轴向温度分布有较大影响,反应进口温度对反应影响不大,径向温度差基本在2~4°C,径向浓度差一般不超过0.1%。     

大型甲醇合成反应器模拟设计

针对上海焦化总厂年产２０万吨甲醇装置,提出了绝热－管壳复合型甲醇合成反应器。应用ＣＯ、ＣＯ２加氢合成甲醇反应宏观双速率动力学方程,以甲醇和ＣＯ２为关键组分,建立了甲醇合成反应器催化床的二维数学模型,用正交配置法求得催化床内各组分摩尔分数和床层温度随轴向和径向的分布。模拟计算了主要操作参数如沸腾水压力和温度、操作压力,对反应器操作性能的影响,讨论了催化剂使用中后期反应器的生产能力。生产操作数据与模型     

醋酸乙酯加氢合成乙醇二维拟均相反应器模型

分析醋酸酯加氢制乙醇反应动力学以及工业装置实际运行状况,建立固定床反应器二维拟均相有效扩散数学模型.结合单管实验数据修正的宏观动力学方程,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.与一维拟均相反应器模型及单管实际运行数据比较,结果表明在不同氢酯比、不同控制温度、不同压力下二维拟均相反应器模型模拟结果由于同时考虑了轴、径向传质、传热的影响,误差更小,所得固定床内温度和转化率分布与工业数据相符,该模型可用于指导反应器的设计和操作优化.     

多级床层反应器通用动态模型的研究

提出了一种新的化学反应器分类概念, 即把固定床反应器、管式反应器、塔式反应器和移动床反应器归成一类反应器--多级床层反应器.还提出了反应器通用模型的思想, 实施并开发了此类反应器的通用一维动态模型.此模型可作为流程模拟平台的一个通用模块来方便地使用.     

多级床层反应器通用动态模型研究

提出了一种新的化学反应器分类概念,即把固定床反应器、管式反应器、塔式反应器和移动床反应器归成一类反应器－－多级床层反应器。还提出了反应器通用模型的思想,实施并开发了此类反应器的通用一维动态模型。此模型可作为流程模拟平台的一个通用模块来方便地使用。     

环柱形催化剂当量直径及传热参数的测定

实验测定了一种新型的环柱形催化剂活性组分在其内、外表面上不均匀分布的乙烯基乙酸酯合成反应器的床层压降和该催化剂填充床的二维温度分布；以压降实验数据代入Ergun公式计算了环柱形催化剂的当量直径ds和填充床的传热参数，采用正交配置的方法对拟均相二维传热模型进行求解，得到床层的径向有效导热系数和壁给热系数。     

乙苯脱氢径向反应器的模拟和操作优化

采用一维拟均相绝热径向反应器模型模拟乙苯负压脱氢径向反应器,探讨了在负压条件下乙苯脱氢反应温度、水烃比和压力对乙苯脱氢反应转化率和选择性的影响,指出负压反应系统对压降的严格要求,由此得出合理的操作条件,通过模型计算结果与生产装置实测数据的比较,确认本模型可以用于生产装置的模拟。     

螺旋冷管副产蒸汽型甲醇合成反应器的数学模拟

建立了螺旋冷管副产蒸汽型甲醇合成反应器的一维数学模型,引入了内扩散效率因子并采用关键组分模型、正交配置法求其解。求得了床层温度、气体组成随床层高度的变化,讨论了沸腾水压力、螺旋冷管排列角度、入塔气体中一氧化碳浓度对甲醇合成反应的影响。     

管壳型固定床费托合成反应器的数学模拟

根据集总思想,利用蛋壳型钴基催化剂动力学方程,建立了管壳型固定床费托合成反应器的一维拟均相数学模型。对合成油试验装置进行工况模拟,得到的管壳型固定床反应器催化床层中的温度分布、CO转化率、出口组成、C5+的质量分数和时空产率的模型计算值与试验值吻合良好。讨论了反应器进口温度、操作压力、气体体积空速和沸腾水温度对反应结果的影响,结果表明:提高反应器进口温度、沸腾水温度、操作压力使催化床层温度升高,CO转化率升高,C5+的质量分数降低和C5+的时空收率增大;增大气体体积空速使催化床层温度降低,CO转化率降低,C5+的质量分数升高和C5+的时空收率增大。     

异丁醛一步氧化反应器操作工况的模拟研究

建立了文题反应器的二维拟均相数学模型。经正交配置技术离散化处理后，由Ｇｅａｒ法求得床层内温度和收率的轴向、径向分布，模拟工业单管的结果与实测值较好地吻合。通过工况模拟，为年处理６ｋｔ异丁醛工业反应器确定了优选的操作条件及适宜的操作可行域，为设计、操作和控制提供指导和依据。     

固定床反应器参数灵敏性分析中径向温度分布的简化处理

对高参数灵敏性固定床反应器的径向温度分布作了简化处理。在此基础上分析了进行强放热反应的工业固定床反应器的参数灵敏性及失控行为。通过对径向温度分布作简化处理后所预测的参数灵敏性及失控行为与用二维固定床模型预测的结果进行了比较,结果表明,对径向温度分布简化处理预测的结果与用二维模型预测的结果比较吻合。     

金属氢化物反应器吸氢过程的热质传递特性分析

为了研究金属氢化物反应器内吸氢过程的热质传递特性,建立了圆柱形反应器的二维多物理场模型.新建立的模型考虑了换热流体流速与温度变化对反应器吸氢过程的影响,采用COM-SOL Multiphysics V3.5a软件来求解,并探讨了一些重要参数变化对反应器性能的影响.结果表明:接近换热管壁处的氢化物床的温度较低,吸氢反应更快,换热流体入口附近床层的吸氢反应比出口附近的快;减小氢化物床层与换热管壁面之间的接触热阻和增加氢化物床层有效导热系数都可以增强换热效果,从而加快吸氢反应,当接触热阻从0.002 m2·K/W减小到0.0005m2 ·K/W时,吸氢反应时间大约缩短了15.5％;采用强化换热措施可以减少吸氢反应时间,提高反应器平均功率.     

考虑径向流速分布的二维非均相径向氨合成反应器模型

导出了考虑床层径向流速分布的径向床二维非均相模型,通过计算模拟考察了不均匀流动对三段径向冷激式氨合成塔性能的影响。计算表明：在各种不同的床层进口温度、入口氨浓度和活性系数下,流动的不均匀度所造成的影响是不同的,提高进口温度,降低入口氨浓度和提高活性系数有利于降低流动不均匀对三段径向合成塔净值和生产能力的影响是有限的,在计算条件下,均匀流动和不均匀度高达７０％相比,生产能力只下降了２％。     

鲁奇甲醇合成塔催化床二维数学模型的正交配置解

以CO加氢和CO_2加氢合成甲醇平行反应为独立反应,甲醇和CO_2为关键组分,建立了鲁奇副产蒸汽管壳型甲醇合成塔催化床的二维数学模型,用二维正交配置法求得催化床内各组分浓度和床层温度随轴向和径向分布。比较了二维正交配置法及差分解法求解结果和所化机时,并讨论了配置点数对计算结果和所化机时的影响。模拟计算表明,配置点数取4的二维正交配置法是较为理想的求解方法。     

基于MATLAB的活性炭吸附处理甲基紫废水过程模拟研究

采用二维非稳态吸附模型,运用MATLAB语言对活性炭固定床吸附处理甲基紫废水过程进行模拟,得到了吸附中甲基紫流出相浓度随处理时间及床层高度的三维及二维分布图,所得模拟结果与文献中实验所得结果基本吻合.在此基础上,模拟活性炭吸附甲基紫废水过程中活性炭粒径、流动相流量与流出相浓度的关系,以进一步研究影响此吸附过程的因素,这将为反应器的设计和最优化操作提供一定的理论指导作用.     

海面上下击暴流风场特性模拟及分析

为研究下击暴流作用于海洋上层水域的风场特性与风浪分布，基于CFD(computational fluid dynamics)技术，建立了二维几何模型，使用雷诺应力模型、多相流模型对二维下击暴流作用于海洋上层水域的过程进行数值模拟，开展了其速度变化时程、波高变化时程、特征时刻径向风速剖面、时均风速剖面与液相流速剖面的变化特性的分析.模拟结果表明：相对于平面陆地，下击暴流作用于海洋上层水域的前期径向气流方向有所抬升，风场稳定后径向气流中部仍表现为小幅抬升，至冲击中心水平方向远处逐渐平稳；冲击中心附近的海洋上层表面随下击暴流持续作用表面产生下凹，随时间增加下凹加剧，产生的冲击波向两侧传递，随时间发展在径向气流作用下产生长短不一的波；早期径向风速值将超过初始下沉气流风速值，最大达到下沉气流速度值的1.2倍，易联合风浪作用使海上舰船发生倾覆，海上舰船应利用其特征防范与抵御下击暴流；径向时均风速最大值所在高度较下击暴流作用于陆地时要高.     

乙苯脱氢绝热式反应器的计算

本文用拟均相一维和二维数学模型对乙苯脱氢制苯乙烯绝热式固定床反应器进行电算,并与现场数据进行了对比,计算结果与现场实测数据的相对误差仅为1～2％。对于热效应不大的反应,用一维和二维模型计算的结果是相近的。计算结果还表明,对于一般反应器,乙苯转化率应控制在35～40％;二段反应器,乙苯转化率应控制在60～65％。     

HCl氧化固定床反应器二维模型验证与管径影响模拟分析

本文建立了HCl催化氧化拟均相二维固定床反应器模型,通过单管实验验证模型的可靠性。分别考察在富氧及贫氧条件下管径对固定床反应器性能的影响,并在最大允许管径条件下,对操作参数进行灵敏度分析。结果表明:当反应管径增大时,由于径向传热能力的减弱,引起了显著的径向温度梯度,但在计算范围内,未出现明显的浓度梯度。当HCl与O_2的流量之比(F(HCl)/F(O_2))=6和1时,反应器最大允许管径分别为45和32 mm,反应管入口温度和换热介质温度均不宜超过380℃,最佳m/F(HCl)分别为4 228和1 923 g·min/mol,在此条件下,每克催化剂上Cl_2产率分别达到0.34和10.8 g/h。     

渣油加氢裂化膨胀床反应器反应性能模拟

针对渣油加氢裂化这一复杂多相反应体系,建立了包含传质和反应的多相膨胀床反应器模型。基于模拟重点考察了反应温度以及反应器床层内填装不同外形催化剂对反应器出口中间馏分油质量收率的影响。结果表明：（1）在所模拟的温度范围内,取反应温度为693K时,中间馏分油出口质量收率最大,为75.02%;（2）在反应器内分别填装不同形状催化剂时,反应器出口中间馏分油的质量收率不同,其中当填装四叶草形催化剂时,中间馏分油质量收率最大,为81.42%。