一氧化碳與亞硝酸甲酯生成草酸二甲酯的羰基化反應(yīng)器是合成氣制乙二醇工業(yè)中的重要設(shè)備之一。論文對列管式羰基化反應(yīng)器及徑向流擬等溫羰基化反應(yīng)器進(jìn)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(yīng)器的設(shè)計方法,并給出了年產(chǎn)10萬噸草酸二甲酯的徑向流擬等溫反應(yīng)器的設(shè)計方案。使用COMSOL Multiphysics軟件對列管式反應(yīng)器進(jìn)行模擬,并考察各工藝條件對反應(yīng)的影響。結(jié)果表明,床層進(jìn)口溫度及冷卻介質(zhì)溫度的升高有助于提升亞硝酸甲酯轉(zhuǎn)化率及草酸二甲酯產(chǎn)率,但對熱點(diǎn)溫度有不利影響;空速的適當(dāng)增加會增大床層壓降、降低反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,但能夠提升總產(chǎn)量,同時有利于降低熱點(diǎn)溫度;小管徑反應(yīng)管對溫度的控制能力更強(qiáng),更能夠保持反應(yīng)的安全高效。建立冷模模型對錯流流動、傳熱規(guī)律進(jìn)行模擬研究,結(jié)果與冷模試驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合。在此基礎(chǔ)上建立了徑向流擬等溫反應(yīng)器二維模型,重點(diǎn)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(jié)果表明,進(jìn)口溫度越高、速度越慢,進(jìn)口絕熱層越薄;布管區(qū)換熱能力和管心距與管徑之比負(fù)相關(guān);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(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號說明
前言
第1章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 乙二醇及其生產(chǎn)路線概述
        1.1.1 乙二醇概述
        1.1.2 乙二醇的生產(chǎn)路線
    1.2 亞硝酸甲酯的羰基化反應(yīng)
        1.2.1 羰基化反應(yīng)主要原料及產(chǎn)物概述
        1.2.2 羰基化反應(yīng)過程
        1.2.3 羰基化反應(yīng)催化劑
        1.2.4 羰基化反應(yīng)機(jī)理
        1.2.5 羰基化反應(yīng)操作條件
    1.3 反應(yīng)器概述
        1.3.1 軸向流反應(yīng)器
        1.3.2 徑向流反應(yīng)器
    1.4 模擬計算概述
        1.4.1 計算流體力學(xué)
        1.4.2 COMSOL Multiphysics軟件
    1.5 本章小結(jié)
第2章 軸向流列管式羰基化反應(yīng)器二維模擬
    2.1 反應(yīng)動力學(xué)選擇與分析
        2.1.1 反應(yīng)動力學(xué)方程選擇
        2.1.2 反應(yīng)動力學(xué)方程分析
    2.2 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)及二維軸對稱床層模型
        2.2.1 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)
        2.2.2 二維軸對稱床層模型
    2.3 網(wǎng)格劃分
    2.4 反應(yīng)器床層數(shù)學(xué)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(xué)反應(yīng)動力學(xué)
        2.4.5 化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)
        2.4.6 求解器配置
    2.5 工藝條件
    2.6 結(jié)果與討論
        2.6.1 目標(biāo)工藝條件計算結(jié)果
        2.6.2 工藝條件對亞硝酸甲酯羰基化反應(yīng)的影響
    2.7 本章小結(jié)
第3章 徑向流擬等溫羰基化反應(yīng)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(yàn)床層結(jié)構(gòu)模型及網(wǎng)格劃分
        3.1.2 冷模試驗(yàn)床層數(shù)學(xué)模型
        3.1.3 冷模試驗(yàn)床層結(jié)構(gòu)參數(shù)及工藝條件
        3.1.4 結(jié)果對比與規(guī)律研究
    3.2 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)及徑向流床層二維模型
        3.2.1 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)
        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(xué)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(xué)反應(yīng)動力學(xué)
        3.4.5 化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)
        3.4.6 求解器配置
    3.5 工藝條件
    3.6 結(jié)果與討論
        3.6.1 進(jìn)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(jié)
第4章 10萬噸/年徑向流擬等溫羰基化反應(yīng)器的模擬
    4.1 目的和意義
    4.2 反應(yīng)器設(shè)計模擬
    4.3 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間發(fā)表的研究成果
致謝



本文編號：3846144