R&D OF LARGE AXIAL-RADIAL REACTOR FOR ETHYLBENZENE DEHYDROGENATION(Ⅱ) REACTOR SIMULATION AND ANALYSIS

在轴径向反应器二维流动模型的基础上导出了基于二维流动的二维拟均相反应器模型 ,应用有限差分法求解此模型 ,发现轴径向反应器反应转化率略高于相应的径向反应器 0 .1%～ 0 .6 % ,而选择性两者基本相同 ;同时得出催化剂封中流体的二维流动使得轴径向反应器的温度场和浓度场极其复杂 ,对于乙苯脱氢反应 ,在催化剂封区域存在一个低温区和高苯乙烯浓度区 .此反应器模型得到了年产 3万吨乙苯脱氢轴径向反应器的工业数据的证实 ,可用于指导轴径向反应器的设计     

大型乙苯脱氢轴径向反应器的研究与开发(Ⅰ) 流体力学特性

乙苯脱氢轴径向反应器是一种催化床上部采用催化剂自封结构的新颖径向反应器 ,其催化床中的流体流动是复杂的二维流动 .在催化床的表征体积元上应用连续性方程和Ergen方程描述了其流动 ,应用有限差分法通过数学模拟得出了轴径向反应器流场 ,其结果在Φ30 0 0× 10 0 0 0的冷模装置得到了验证 .以大型乙苯脱氢轴径向反应器为背景 ,讨论了流向和触媒封高对流场的影响 ,得出径向段主要以径向流动为主 ,在催化剂封区以轴向、径向二维流动为主 ;催化剂封高是影响流场的主要因素 ,对于向心流动δ在 0 .7附近是Q_a/Q与Q_r/Q相同的等比流量点 ,对于离心流动在δ为 1.1处 ,是Q_a/Q和Q_r/Q相同的等比流量点 .δ小于此值 ,是以轴向流动为主径向流动为次的二维流动区 ;δ大于此值 ,是轴向流动为次径向流动为主的二维流动区 ;与离心流动型相比 ,向心流动型轴径向床有明显的限流作用     

R&D OF LARGE AXIAL-RADIAL REACTOR FOR ETHYLBENZENE DEHYDROGENATION(Ⅰ) HYDRODYNAMICS STUDY

乙苯脱氢轴径向反应器是一种催化床上部采用催化剂自封结构的新颖径向反应器 ,其催化床中的流体流动是复杂的二维流动 .在催化床的表征体积元上应用连续性方程和Ergen方程描述了其流动 ,应用有限差分法通过数学模拟得出了轴径向反应器流场 ,其结果在Φ30 0 0× 10 0 0 0的冷模装置得到了验证 .以大型乙苯脱氢轴径向反应器为背景 ,讨论了流向和触媒封高对流场的影响 ,得出径向段主要以径向流动为主 ,在催化剂封区以轴向、径向二维流动为主 ;催化剂封高是影响流场的主要因素 ,对于向心流动δ在 0 .7附近是Q_a/Q与Q_r/Q相同的等比流量点 ,对于离心流动在δ为 1.1处 ,是Q_a/Q和Q_r/Q相同的等比流量点 .δ小于此值 ,是以轴向流动为主径向流动为次的二维流动区 ;δ大于此值 ,是轴向流动为次径向流动为主的二维流动区 ;与离心流动型相比 ,向心流动型轴径向床有明显的限流作用     

信息与动态

乙苯脱氢制苯乙烯国产化技术进展　　乙苯负压脱氢制苯乙烯的核心技术是乙苯负压脱氢制苯乙烯反应器 ,国际上主要有UOP/鲁姆斯技术和巴杰尔 /菲纳技术 ,都采用负压脱氢工艺和径向反应器技术。我国华东理工大学开发的乙苯负压脱氢反应器采用轴径向反应器技术和气 气快速混合技术两大关键技术 ,突破了技术垄断 ,形成了自主知识产权。轴径向反应器是在床层顶部采用催化剂自封式结构、以使径向床的顶部造成轴径向二维流动的新颖径向反应器。与传统的径向反应器相比 ,这种催化剂自封式结构取消了催化床上部的机械密封区 ,简化了径向床结构 ,有…     

轴径向二维流反应器中催化剂封内流动特性的研究

在高7m、直径3m的轴径向二维流反应器冷模装置上考察了催化剂封内流体的流动行为,并采用二维流动模型进行了模拟和剖析。研究结果表明,轴径向二维流反应器催化剂封区内存在轴向和径向流并存,且以轴向流为主的二维流动特性。催化剂封区内流体的停留时间受催化剂封高影响显著:封高为0.5m时,通过催化剂封顶部的流量达到6.5%,但最短停留时间仅为床层主体的一半;封高为1.6m时,通过催化剂封顶部的流量为3.1%,但最长停留时间达到床层主体的6倍多。限流区的设置可对催化剂封区内的流场分布作微调,并不改变床层主体的停留时间分布,当限流比为25%时,催化剂封内最短停留时间可提高30%,最大停留时间仅提高10%。适宜的催化剂封高的设置是保证催化剂封利用率和反应器安全性的关键。     

轴径向反应器在化肥和石化工业中的应用

对轴径向反应器的工业应用类型及存在的问题进行了研究，指出掌握轴径向反应器流体流动的特性是轴径向反应器应用成败的关键。用多维Ergen方程和连续性方程描述了轴径向床中流体流动的特征，其数学模型结果得到大型冷模试验的研究。结果表明，轴径向反应器催化剂封最佳高度应以催化剂封中液体最短停留时间不小于流体平均停留时间而定。     

径向流反应器的研发和应用

全面介绍了径向流反应器的结构和特点,总结了变质量流动规律、流道静压分布规律、动量交换系数和穿孔阻力系数的研究成果,特别介绍了新型轴径向流反应器及其催化剂封区的二维流特征、大型冷模开发研究和数学模型。提出了径向流反应器在不同化学工艺中的特点、分类及其应用,并对径向流反应器的大型化趋势作了展望。     

乙苯脱氢固定床反应器拟均相二维模型的建立

本工作建立了乙苯脱氢固定床反应器拟均相二维模型。采用国产315型铁系催化剂。模型参数按2000吨/年苯乙烯工业规模的反应器进行估值。反应器出口温度和转化率的计算值,与实测生产数据相吻合。给出了计算所得的轴向、径向温度和转化率分布图,径向最大温差为51℃。     

乙苯负压脱氢径向反应器的模拟

采用一维拟均相绝热径向反应模型模拟乙苯负压脱氢径向反应器探讨了负压条件下乙苯脱氢反应温度,水径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的比较,确认本模型可以用生产装置的模拟。     

乙苯脱氢规整反应器的模拟研究

采用COMSOL Multiphysics软件对规整及散堆固定床反应器内的乙苯脱氢反应进行了模拟计算,对比了等温和绝热条件下2种反应器的性能,研究了反应器串联段数、工艺条件、催化剂结构对绝热规整反应器内乙苯脱氢反应性能的影响。结果表明:等温和绝热条件下,与颗粒散堆固定床相比,规整反应器的乙苯转化率更高、苯乙烯选择性更高、反应器压降更小。进料温度为893 K、压力为104 k Pa时,绝热规整反应器中乙苯转化率为54.81%,苯乙烯选择性为94.84%,而绝热散堆固定床仅为39.55%和92.52%。对于绝热规整反应器,三段工艺的乙苯转化率和苯乙烯收率比一段或二段工艺高;升高温度、降低压力可以提高乙苯转化率,且较低的温度和压力可得到较高的苯乙烯选择性;减小催化剂孔壁厚度可以得到更高的乙苯转化率和苯乙烯选择性,适宜孔壁厚度为0.2 mm;催化剂孔密度对反应性能几乎没影响。     

径向反应器的研究与应用进展

介绍了径向反应器在流体流动方面的特点和优点,对径向反应器的数学模型研究的进展进行了详细的讨论,介绍了径向反应器在合成氨、CO变换、甲醇氧化重整制氢、催化重整、乙苯催化脱氢制苯乙烯等方面的应用。认为通过计算流体力学的方法,对径向反应器的流动行为进行模拟是径向反应器发展的趋势之一,结合径向反应器的优点,进一步拓展径向反应器的应用范围是其发展趋势之一。     

芳烃催化加氢交叉流反应器模型

提出了一种抗硫中毒的芳烃加氢催化反应器模型,称之为交叉流反应器模型,把反应物料分为两股,其中含有噻吩的乙苯物料采用轴向连续流动方式由反应器进口进入催化剂床层,而氢气由铅直导管直接进入催化剂床层中,然后与乙苯物料混合。在氢气导管出口处形成含硫乙苯浓度低而氢气浓度高的特殊区域,因而硫对催化剂的中毒效应大幅度降低,整体上提高了乙苯加氢饱和反应效率。与传统轴向混合流反应器进行比较,在相同条件下交叉流反应器具有更好的整体加氢反应性能。分别建立了交叉流反应器与传统轴向混合流反应器模型,提出了两种反应器的催化反应转化率方程;利用此转化率方程,对实验数据进行处理,得到动力学参数,模型的计算结果与实验数据相吻合,也验证了在交叉流反应器中,硫的中毒效应明显减弱。     

国内化学工程文献摘要

国内化学工程文献摘要９４００１乙苯脱氢径向反应器的模拟计算－盖旭东、佟泽民（北京石油化工专科学校），石油化工设计，１９９２，９（４）：１２。本文通过建立乙苯脱氢径向反应器的一维和二维模型，逐一说明各因素对乙苯脱氢反应过程的影响，并提出适宜的操作条件。...     

国产大型乙苯脱氢反应器投用

华南理工大学与上海工程有限公司和中国石化齐鲁石油化工公司合作共同完成的大型苯乙烯脱氢反应器在中国石化齐鲁石化公司投用。在中国石化齐鲁石化公司年产200kt乙烯／苯乙烯成套技术开发项目中，大型苯乙烯第一和第二脱氢反应器是关键设备。此次开发的大型苯乙烯脱氢反应器是在消化吸收引进技术的基础上，采用了具有自主知识产权的轴径向二维流技术，提高了反应器的有效容积率和催化剂的利用率，因此，具有集成创新的特点。     

甲醇水蒸气重整制氢固定床反应器的数学模拟

建立二维拟均相固定床反应器数学模型用于描述Cu₅₀Zn₃₀Ce₁₀Al₁₀催化剂颗粒的甲醇水蒸气重整制氢反应过程，该模型由流体相的质量、热量和动量传递方程组成，耦合催化剂颗粒内部的扩散-反应模型。通过将模型预测值与实验数据进行比较，验证反应器数学模型的准确性。在此基础上，分析关键组分CO₂和CO的效率因子随床层轴向的变化规律以及催化剂床层的轴径向温度分布。结果表明：催化剂床层的轴径向温差较大，导致CO₂效率因子变化较大，而CO由于浓度低，反应速率慢，其效率因子变化不明显。     

乙苯脱氢反应器压降升高的原因及影响

本文简述了乙苯脱氢反应器与"三合一"换热器的"π-L"结构布置型式及脱氢反应的反应条件,介绍了脱氢反应压降的变化情况,分析了压降变化的原因主要有催化剂破碎、催化剂表面积炭、催化剂表面钾盐析出和催化剂堆密度过大等.脱氢反应器压降升高对脱氢反应的影响,主要体现在反应副产物增加、能耗上升以及聚合风险增大等方面.因此,要尽量控...     

乙苯脱氢制苯乙烯反应器的技术进展

乙苯脱氢是工业生产苯乙烯的主要方法,传统生产方法有等温脱氢工艺和绝热脱氢工艺,分别采用等温列管式反应器和绝热轴向反应器,随着装置高效化和大型化的要求,负压脱氢工艺开发成功,反应器采用低阻力径向反应器,基本上为所有新建装置所采用。20世纪90年代我国开发了独特的轴径向反应器,首次应用于苯乙烯工业,形成了自主的负压脱氢制苯乙烯技术。     

用拟均相二维模型设计固定床反应器

本文介绍固定床反应器的拟均相二维模型及其计算方法,例举乙苯脱氢反应器的计算求解。     

热管式脱氢反应器研究与试验

介绍了热管式反应器在乙苯脱氢和环己醇脱氢反应中应用的试验过程和结果。单管试验和中试结果都表明,热管式反应器具有比较高的反应转化率、选择性和收率,热管等温反应器床层温度均匀,没有列管式反应器内吸热反应过程中的冷点,相同转化率时,热管式反应器床层高度低,催化剂用量少,生产能力大,能耗低。     

径向流动反应器工艺设计要点

径向流动反应器具有流道短、阻力小、可使用小颗粒催化剂、空速大等优点 ,已在石油与化学工业中推广应用。讨论了径向流动反应器工艺设计中的几个关键问题 :①两种流体流动型式 (Π型与Ζ型 )的选择原则 ;②为防止流体短路而设置“催化剂封” ;③防止催化剂细粒吹入分流与集流流道的措施 ;④移走反应热效应的方法 ;⑤流体均布的设计 ;⑥径向流动反应器的工艺设计模型。