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  本文關(guān)鍵詞：甲醇制丙烯（MTP）固定床反應(yīng)器的多尺度模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《浙江大學(xué)》 2014年

甲醇制丙烯（MTP）固定床反應(yīng)器的多尺度模擬

肖瑤  

【摘要】：甲醇制丙烯(MTP)過程是近年來國內(nèi)研究的熱點(diǎn), MTP固定床反應(yīng)器的模擬對于深化過程認(rèn)識、開發(fā)自主創(chuàng)新技術(shù)具有重要價(jià)值。模擬的難點(diǎn)在于多尺度過程的耦合：MTP反應(yīng)動力學(xué)極為復(fù)雜,催化劑顆粒的模擬與反應(yīng)器床層的模擬相互耦合,難以分割；同時(shí),反應(yīng)器進(jìn)料采用的是循環(huán)物料與甲醇的混合物,進(jìn)料與出料組成相互聯(lián)系,難以事先確定。因此,從催化劑顆粒、反應(yīng)器床層到循環(huán)流股都耦合在一起,需要開發(fā)專門的算法來進(jìn)行反應(yīng)器模擬。本文主要研究內(nèi)容如下： 1.針對MTP這一復(fù)雜反應(yīng)體系,建立了床層顆粒-耦合計(jì)算的數(shù)學(xué)模型,采用COMSOL軟件,同時(shí)計(jì)算各組分在顆粒與床層中的質(zhì)量傳遞、熱量傳遞、化學(xué)反應(yīng)等多物理場。通過顆粒模擬給出催化劑內(nèi)部的反應(yīng)速率,用于床層模型中的顆粒反應(yīng)動力學(xué)計(jì)算；同時(shí),床層模擬給出的濃度與溫度分布也為不同位置的催化劑顆粒計(jì)算提供了邊界條件和外部環(huán)境。二者結(jié)合就給出了固定床反應(yīng)器的精細(xì)模擬。 2.采用文獻(xiàn)中基于實(shí)驗(yàn)提出的動力學(xué)模型和本文開發(fā)的多尺度耦合算法,進(jìn)行了工業(yè)固定床反應(yīng)器的精細(xì)模擬,模擬結(jié)果與工業(yè)反應(yīng)器設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較,根據(jù)工業(yè)數(shù)據(jù)對反應(yīng)動力學(xué)速率常數(shù)進(jìn)行了修正,獲得了與工業(yè)結(jié)果相符的新的反應(yīng)動力學(xué),模擬結(jié)果與工業(yè)反應(yīng)器出口數(shù)據(jù)的相對誤差在6%以內(nèi)。 3.采用修正的動力學(xué)模擬Lurgi固定床反應(yīng)器,詳細(xì)給出了六段床層中各組分的濃度分布、溫度分布以及各組分的轉(zhuǎn)化率與選擇性分布。考察了氣固接觸時(shí)間與顆粒尺寸兩個因素對反應(yīng)過程的影響,結(jié)果表明：MTP生成丙烯的主反應(yīng)是個包含多個可逆反應(yīng)步驟的快反應(yīng)過程,而生成烷烴和芳烴的副反應(yīng)大都是不可逆的慢反應(yīng)過程,因此,縮短氣固相接觸時(shí)間可以提高丙烯選擇性；同時(shí),當(dāng)丙烯生成反應(yīng)占優(yōu)勢時(shí),例如進(jìn)料第一段床層的情況,減小催化劑顆粒粒徑也可以顯著提高丙烯選擇性。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TQ052;TQ221.212
【目錄】：

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