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     

大型乙苯脱氢轴径向反应器的研究与开发(Ⅱ) 反应器模拟与分析

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     

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     

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。     

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℃。     

移动床径向反应器中流体力学行为的研究

比较了直径500mm移动床径向反应器中向心Z型、向心Π型、离心Z型、离心Π型4种气体流动类型.实验表明,离心Π型流动时,气体轴向分布不均匀度小于5%,为最佳气体流动类型.文中还得到了描述主流道中静压分布的动量交换系数K值.     

径向流反应器流场分布的数值模拟分析

径向流反应器是一种高效节能反应器。为了深入研究四种不同流动类型的径向流反应器的流场分布特征,在验证模拟可行性的基础上,引入多孔介质模型,运用FLUENT软件对不同类型的径向流反应器内的流场进行数值模拟。在边界条件设置一定时,模拟分析四种类型径向流反应器内分流流道与集流流道间的压降沿轴向的变化程度,结果说明:离心流动的流体分布均匀度优于向心流动,П型离心的径向流反应器内部流场分布最均匀,其次是Z型离心流动、П型向心流动、Z型向心流动。     

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。...     

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。     

绝热固定床反应器的研究——(Ⅲ)径向反应器着火规律和温度分布

由丁径向反应器内气体流道面积的变化,其着火和熄火规律与轴向床有所不同.本文研究了向心和离心两种流型的径向反应器的着火规律及床内定态温度分布,并就一个实例作了模拟计算.     

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。     

丁烯氧化脱氢径向床反应器流体力学特性研究

流体沿催化剂床层轴向高度均匀分布是丁烯氧化脱氢径向床反应器保持较高性能的必要条件。应用计算流体力学(CFD)软件对径向床反应器内的流场进行三维数值模拟计算,分别考察影响π型反应器和z型反应器内流场均布的关键因素。结果表明:高径比越小,π型反应器内流体分布越均匀,综合压降方面的考虑,高径比选10为最佳;内外流道截面积比对π型反应器的性能影响显著,当取值在1/3—1/2区间时,流场均布情况较好。提出了一种z型反应器内导流锥的设计方法,适当尺寸的导流锥引入明显改善了z型反应器内的流体均布程度。     

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。     

三套管连续换热式氨合成塔催化床的二维模型

本文建立了三套管连续换热式氨合成塔催化床的二维数学模型,用逸度表示反应速率,求得了床层内轴向和径向温度及浓度分布的数值解。模拟计算结果表明,由于冷却段催化床内插冷管,冷管内与床层内的温差较大,使床层的径向存在较大的温差。采用一维模型进行计算与实际情况存在一定的偏差,这一点在反应器的设计和催化剂的还原中是不容忽视的。     

VxTi复合氧化物催化剂用于二氧化碳气氛乙苯脱氢的研究

采用溶胶-凝胶法制备了以TiO₂为基体的VxTi复合氧化物催化剂,该催化剂用于乙苯二氧化碳低温氧化脱氢制苯乙烯反应。考察了活性组分含量和焙烧温度对催化剂活性的影响。结果表明,活性金属钒的添加有助于提高脱氢反应性能,但存在一适量值,摩尔分数超过5%,催化脱氢活性下降。通过XRD分析发现,不同焙烧温度制备的VxTi催化剂中TiO₂的晶相不同,随着温度的升高,TiO₂的晶相将由锐钛矿型转变为金红石晶相。TiO₂锐钛矿型晶相有利于苯乙烯选择性的提高,而金红石晶相则不利于催化剂的脱氢反应。     

GS-11催化剂催化乙苯脱氢制苯乙烯反应性能

为研究GS-11催化剂在绝热床反应器中催化乙苯脱氢制苯乙烯的反应性能,实验考察了反应温度、水比、压力和空速对乙苯脱氢制苯乙烯反应的影响。结果表明,提高水比或降低压力同时有利于乙苯转化率和苯乙烯选择性,提高温度或降低空速有利于乙苯转化率,不利于苯乙烯选择性。催速老化实验结果显示,GS-11催化剂的失活速率慢于参比催化剂,提高反应温度增强了GS-11催化剂耐低水比的能力。水比过低造成活性下降后,采取提温、低负荷活化或停乙苯通水蒸气处理,GS-11催化剂的性能得到恢复。     

乙酸甲酯水解催化精馏过程催化剂包内的传质模型(Ⅰ)数学模型

分析了催化精馏过程催化剂包内的传质 ,提出催化剂颗粒的不完全润湿和包内反应物浓度的不均匀是造成催化剂效率下降的原因 .催化剂包总效率因子是表征催化剂不完全润湿程度的表面润湿率 η_s 和表征由于包内反应物浓度的不均造成催化剂效率下降的效率因子 η_c 的乘积 .建立了一个二维传质模型 ,给出了 η_c 的计算式 .结果表明 ,η_c 不仅与反映扩散速率的Thiele模数有关 ,还与反映包内液体轴向流速的参数Ψ或γ有关 .由于催化剂包内存在液体的轴向流动 ,大大减小了扩散传质速率对催化剂包效率因子的影响     

环状GS-05型乙苯脱氢催化剂的研制及工业应用

本文介绍了一种新型高效的环状GS-05型乙苯脱氢制苯乙烯催化剂的研究开发及工业应用情况,并就其催化性能与圆柱型GS-05型催化剂在实验室100ml等温固定床反应器和工业5000t/a等温脱氢装置上的运转作比较,认为环状GS-05型催化剂能适应等温床反应器。