一氧化碳與亞硝酸甲酯生成草酸二甲酯的羰基化反應器是合成氣制乙二醇工業(yè)中的重要設備之一。論文對列管式羰基化反應器及徑向流擬等溫羰基化反應器進行了數(shù)值模擬與分析,開展了工藝優(yōu)化研究,探討了徑向流反應器的設計方法,并給出了年產10萬噸草酸二甲酯的徑向流擬等溫反應器的設計方案。使用COMSOL Multiphysics軟件對列管式反應器進行模擬,并考察各工藝條件對反應的影響。結果表明,床層進口溫度及冷卻介質溫度的升高有助于提升亞硝酸甲酯轉化率及草酸二甲酯產率,但對熱點溫度有不利影響;空速的適當增加會增大床層壓降、降低反應物的轉化率,但能夠提升總產量,同時有利于降低熱點溫度;小管徑反應管對溫度的控制能力更強,更能夠保持反應的安全高效。建立冷模模型對錯流流動、傳熱規(guī)律進行模擬研究,結果與冷模試驗數(shù)據(jù)相吻合。在此基礎上建立了徑向流擬等溫反應器二維模型,重點研究了換熱管管徑和布置方式對床層溫度、壓力分布的影響。結果表明,進口溫度越高、速度越慢,進口絕熱層越薄;布管區(qū)換熱能力和管心距與管徑之比負相關;單排換熱管對間隙位置溫度控制能力有限,換熱管雙排布置是解決床層溫度不均勻的有效手段;雙排布置時小管徑換熱...

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號說明
前言
第1章 文獻綜述
    1.1 乙二醇及其生產路線概述
        1.1.1 乙二醇概述
        1.1.2 乙二醇的生產路線
    1.2 亞硝酸甲酯的羰基化反應
        1.2.1 羰基化反應主要原料及產物概述
        1.2.2 羰基化反應過程
        1.2.3 羰基化反應催化劑
        1.2.4 羰基化反應機理
        1.2.5 羰基化反應操作條件
    1.3 反應器概述
        1.3.1 軸向流反應器
        1.3.2 徑向流反應器
    1.4 模擬計算概述
        1.4.1 計算流體力學
        1.4.2 COMSOL Multiphysics軟件
    1.5 本章小結
第2章 軸向流列管式羰基化反應器二維模擬
    2.1 反應動力學選擇與分析
        2.1.1 反應動力學方程選擇
        2.1.2 反應動力學方程分析
    2.2 反應器結構及二維軸對稱床層模型
        2.2.1 反應器結構
        2.2.2 二維軸對稱床層模型
    2.3 網(wǎng)格劃分
    2.4 反應器床層數(shù)學模型
        2.4.1 簡化方法
        2.4.2 控制方程
        2.4.3 邊界條件
        2.4.4 化學反應動力學
        2.4.5 化學反應熱力學
        2.4.6 求解器配置
    2.5 工藝條件
    2.6 結果與討論
        2.6.1 目標工藝條件計算結果
        2.6.2 工藝條件對亞硝酸甲酯羰基化反應的影響
    2.7 本章小結
第3章 徑向流擬等溫羰基化反應器床層二維模擬
    3.1 錯流換熱規(guī)律研究
        3.1.1 冷模試驗床層結構模型及網(wǎng)格劃分
        3.1.2 冷模試驗床層數(shù)學模型
        3.1.3 冷模試驗床層結構參數(shù)及工藝條件
        3.1.4 結果對比與規(guī)律研究
    3.2 反應器結構及徑向流床層二維模型
        3.2.1 反應器結構
        3.2.2 二維徑向床層物理模型
    3.3 網(wǎng)格劃分
    3.4 二維徑向床層數(shù)學模型
        3.4.1 簡化方法
        3.4.2 控制方程
        3.4.3 邊界條件
        3.4.4 化學反應動力學
        3.4.5 化學反應熱力學
        3.4.6 求解器配置
    3.5 工藝條件
    3.6 結果與討論
        3.6.1 進口絕熱層厚度
        3.6.2 單排管布置
        3.6.3 雙排管布置
        3.6.4 總體布置
    3.7 本章小結
第4章 10萬噸/年徑向流擬等溫羰基化反應器的模擬
    4.1 目的和意義
    4.2 反應器設計模擬
    4.3 本章小結
第5章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
攻讀碩士期間發(fā)表的研究成果
致謝



本文編號：3846144