乙烯环氧化反应器拟均相二维数学模型

利用YS高活性环氧乙烷银催化剂的乙烯环氧化动力学方程,根据环氧乙烷工业反应器工况及操作条件进行物料衡算、热量衡算,建立了拟均相二维数学模型,得到了不同的工艺操作条件下反应器催化剂床层中反应温度及反应组分浓度沿轴、径向的分布数据。对一维、二维拟均相数学模型计算结果进行了比较,并与工业实际数据对比,结果表明,两种模型计算结果接近,与工业装置数据都基本吻合。二维数学模型由于考虑了径向的温度和浓度梯度,计算结果更接近工业数据。     

催化重整固定床反应器传递及反应过程的数值模拟

 全面系统地分析了催化重整固定床反应器(Catalytic reforming fixed bed reactor, 以下简称CRFBR) 内物料的流动、传热、传质和重整反应等过程及各过程之间强烈的相互作用,以流体力学的基本微分方程为基础, 考虑流体的湍流流动和多孔介质内流体流动、传热、传质等过程, 结合催化重整集总反应动力学模型,建立了CRFBR传递及反应过程的综合数学模型,并给出了模型求解的边界条件和相应的数值计算方法. 模拟计算得到了反应器内轴向和径向速度场、压力场、温度场和组分浓度场的详细信息,揭示了各种过程之间的内在规律和相互作用. 结果表明, 径向反应器床层中上部,沿流程方向,单位厚度上的床层温降逐渐变小; 轴向上压力梯度很小, 温度梯度较明显. 径向反应器床层底部流体流动不均匀,出现“冷点”. 用工业装置数据对模型进行了验证, 两者基本吻合, 验证了模型的合理性.     

轴径向反应器的模拟及其在乙苯脱氢装置的应用

建立了轴径向床的二维流动模型和二维流动拟均相反应器模型,模拟和分析了30kt/a乙苯脱氢轴径向反应器的流场、温度场和浓度场,总结了抚顺石化公司30kt/a苯乙烯装置,应用多批不同型号的催化剂的使用效果。工业实践表明乙苯脱氢轴径向反应器的开发是成功的。     

新型热管醚化反应器的数值模拟与分析

通过对热管醚化反应器的传热、传质过程的分析,建立了描述催化反应特性的拟均相二维数学模型.利用该模型预测了反应器进料温度、液相体积空速、热管介质温度、进料浓度变化对催化剂床层温度分布和反应结果的影响,获得了反应器催化剂床层的轴向温度分布序列和热管周围催化剂床层的局部温度分布数据,为反应器的优化操作和工程放大提供了参考依据.     

我国突破乙苯负压脱氢制苯乙烯关键技术

目前 ,乙苯负压脱氢制苯乙烯是苯乙烯生产的先进方法 ,其核心技术是乙苯负压脱氢制苯乙烯反应器。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和气气快速混合两大关键技术 ,突破了国外技术垄断 ,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 ,有效地利用此部分反应器空间中的催化剂 ,消除催化剂床的滞流区 ,有利于提高反应转化率 ,同时催化剂装卸…     

加氢裂化装置反应器径向温差原因分析与探讨

某蜡油加氢裂化装置在高负荷高转化率工况下,裂化反应器第一床层径向温差达到10℃,是由于单床层采用2种不同尺寸与不同活性的催化剂级配,反应气化率变化加剧,不利于径向液体分布,从而使径向温差偏大;柴油加氢裂化装置第二床层径向温差达到20℃,在一定范围内,其径向温升与轴向床层温升呈正比,与冷氢流量呈反比,是由于单床层采用4种不同尺寸与不同活性的催化剂级配,反应器内径向气、液相分布不均匀,径向局部液体流量不均匀,导致反应器床层径向温差增大。通过提高催化剂装填质量,建立实际模型,加强对操作参数监控,降低反应器的径向温差,从而提高催化剂的利用率,降低操作难度,实现装置的长周期运行。     

基于多孔介质加氢裂化反应器多相流数值模拟

采用欧拉多相流模型,通过建立多孔介质能量守恒模型、热量传递模型和质量传递模型,对加氢裂化反应器内的多相流动、传热和传质进行了数值模拟计算,得到了反应器内多孔介质床层的速度场、温度场、浓度场和压力分布。结果表明,多相流模型的选取、传热传质模型的建立、油品物性的计算和边界条件的设置能够较准确地描述三相流动状态及其分布状态。反应器入口处的流动状况将直接向内部传递,壁面流随流动而发展,其宏观描述为：在出口床层处径向体积分率曲线出现拐点,进而使流体在催化剂床层径向和轴向分布不均匀,气化率得到提升。为了获得反应介质与催化剂充分混合的流体分布状态,有效利用催化剂,反应器入口处的流动状态必须得到优化。     

降低固定床渣油加氢反应器径向温差的技术措施

渣油加氢装置原料黏度大,在催化剂床层易发生流体分布不均的现象,如不采取有效措施,在开工初期极易发生床层径向温差大、过早出现床层热点的问题,不但降低催化剂利用率,还会产生安全隐患。中国石化海南炼油化工有限公司在生产实践中通过优化开工方案、调整操作以及使用更高效的反应器入口物流分配器,可有效改善固定床渣油加氢反应器催化剂床层流体分布,降低径向温差,实现催化剂的高效利用。     

乙烯环氧化反应器床层导热性能的模拟分析

采用拟均相二维模型,对乙烯环氧化制环氧乙烷工业反应器的床层导热性能进行了模拟与分析。结果表明,管外冷壁介质温度T_w是反应器床层的热敏感参数;生产中应严格控制其变化范围;原料气入口温度T_0的变化对床层热稳定性无太大影响,可视为非热敏感参数;提高空速有利于改善床层的导热性能;提高压力则有利于提高反应的选择性和产率。     

乙烯氧化制环氧乙烷固定床反应器的模拟及稳定性分析

在筛选出合适的乙烯氧化制环氧乙烷动力学方程的基础上,对工业固定床氧化反应器进行一维和二维模型的模拟计算。考察操作工艺参数对反应器稳定性、转化率影响的敏感性以及N_2和CH_4做致稳气时反应温度和转化率的轴向、径向分布。     

重整径向反应器变况流动布气系统模拟

反应物流参数随反应历程的变化较大是石油化工催化重整过程的重要特征。本文在试验研究的基础上，建立了径向反应器气体变况流动的流体力学数学模型，并给出求解变况流动条件下布气系统流体力学数学模型的数学方法。借此模拟探讨了径向反应器在变况流动条件下主要结构参数和操作条件对轴向均匀布气的影响，为重整径向反应器的优化设计及操作提供理论依据和参考。     

大型轴向固定床反应器中流体流动的数值模拟

根据固定床反应器内液体的流动特性建立了统一模型控制方程组,提出一种对各相同性或异性多孔介质的平方阻力系数进行估算的方法,对大型固定床反应器中液体通过入口分布器及多孔介质的流动问题进行数值计算。计算结果表明,入口分布器和惰性填料可使反应器内液体流动的均匀性得到明显改善;入口分布器顶部开孔对催化剂床层内液体流速径向分布影响较小;降低分布器高度未对液体流速径向分布产生明显的影响;反应器底部装填瓷球等填料虽有利于改善反应器自由空间区的流体流动的均匀性,但对液体在床层内的流动影响不大。     

异丁醛催化氧化反应过程的模拟和开发

依据异丁醛(IBA)催化氧化反应动力学模型和固定床拟均相二维模型来模拟工业单管反应器。模拟结果不仅和工业单管试验结果一致,而且获得IBA催化氧化反应在反应器内轴向、径向产物浓度和温度分布。并且还模拟了操作变量对参数灵敏性的影响,结果说明参数灵敏性对操作条件要求相当苛刻。提出相应的工程措施,保证反应器稳定操作,为该过程开发和反应器设计提供了依据。     

Reactor for Catalytic Processes under Optimal Temperature Conditions

Various design schemes are considered, and deficiencies of traditional catalytic reactors with axial and radial flow through a fixed granular bed are indicated. A new design is proposed for a catalytic reactor with radial-spiral movement of reactive medium (reactor designed by the FAST INZhINIRING Company — FIR), which offers a number of advantages over traditional vessels: effective heat supply (removal) into (away from) the reaction zones, the possibility of using the most active fine-grain catalyst, uniform distribution of the medium throughout the granular bed, etc.     

高效厌氧生物反应器内的湍流特性及结构优化

采用数值模拟方法研究了高效厌氧生物反应器内的湍流及多相流传质过程。通过重整化群k ε湍流模型(RNG k ε)和欧拉多相流模型构建反应器内多相湍流流动控制方程。在此基础上,应用自定义函数(UDF)方式修正了计算流体力学软件Fluent中的曳力模型,并植入欧拉多相流模型,建立高效厌氧生物反应器内气 液 固多相流动模型,并模拟计算了反应器内多相流过程,同时对其结构进行优化。结果表明,修正后的多相流动模型计算得到的流场特征与实验数据吻合,验证了所采用的湍流模型和计算方法的准确性;优化后的反应器内多相流传质效果明显提高。该方法较为准确地预测了反应器内传质过程,可以用于高效厌氧生物反应器的工程应用改进。     

苯与丙烯催化反应器的设计

分别对苯与丙烯烷基化合成异丙苯的悬浮床催化精馏塔和固定床反应器进行了设计。建立了悬浮床催化精馏塔的工艺计算和流体力学模型 ,并对 48kt/a异丙苯悬浮床催化精馏塔进行了设计。设计结果表明 ,操作点处于塔板的适宜操作区范围之内。固定床反应器的设计是在满足全床层压降限制条件下 ,催化剂粒径由 3 75mm降至2mm ,增大了液固传质系数 ,提高了催化反应速率。     

2种重油悬浮床加氢反应器流体力学特性的比较

以重油悬浮床加氢常用的鼓泡床和环流反应器为研究对象,选用欧拉两相流模型和RNG k ε 湍流模型对其在重油 氢气实际操作体系和工况下进行计算流体力学(CFD)模拟,考察不同表观气速下(001~01 m/s)2种反应器内整体气含率、气含率和液速径向分布的异同。结果表明,2种反应器内均形成了液相循环流动,但环流反应器的流动特性优于鼓泡床反应器,因此在模拟工况下环流反应器更适合重油悬浮床加氢工艺。