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列管式固定床反应器的模拟与设计

作　者: 李淼
导　师: 周兴贵
学　校: 华东理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 列管式反应器固定床小池模型结构设计
分类号: TQ052
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

列管式固定床反应器是化工行业和石化行业中一种非常重要的反应器,对一些强放热反应优势明显。传统的模拟和设计列管式反应器的方法是基于单管实验,假定工业反应器内各反应管的操作条件与单管实验条件相同,也就是说忽视了工业反应器内冷却条件和流动的不均匀性,这个假定会引起很大的误差。邻二甲苯氧化制苯酐是工业生产苯酐的主要工艺,其工业生产主要在列管式固定床反应器内进行。要设计合理的列管式反应器,最重要的就是确定壳程空间的最优解。本文提出了一个关于壳程的二维小池模型,将壳程空间分成若干个二维小池,在所有小池内,冷却剂的流动只有平行于管束和垂直于管束两个分量。分别在弓形折流板和盘环形折流板式反应器内运用此模型,对反应物和冷却剂的关系进行定量描述。本文研究了操作参数和壳程结构对反应器性能的影响。通过研究发现,缩小反应管管径、增大管心距、减小折流板缺口以及减小折流板与管子间隙将会改善反应器壳程的冷却剂分布,从而改善管内外的换热。另外,通过比较弓形折流板式反应器和圆盘-圆环形折流板式反应器我们发现,无论从能耗、热稳定性还是反应器放大来看,后者都明显优于前者。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章前言  9-11
第2章文献综述  11-25
  2.1 苯酐生产  11
  2.2 列管式固定床反应器的结构  11-13
  2.3 列管式固定床反应器的设计进展  13-21
    2.3.1 环形流道内流体分布研究  14-15
    2.3.2 反应器壳程流体分布  15
    2.3.3 模型中参数的确定  15-20
    2.3.4 列管式固定床反应器的放大  20-21
  2.4 反应器的分析方法  21-23
  2.5 反应器结构的优化  23-25
第3章列管式固定床反应器中邻二甲苯氧化反应的研究  25-34
  3.1 邻二甲苯氧化制苯酐工艺  25-26
    3.1.1 邻二甲苯氧化反应原理  25
    3.1.2 邻二甲苯氧化反应动力学  25-26
  3.2 一维拟均相模型求解管侧  26-28
  3.3 二维拟均相模型求解管侧  28-30
  3.4 操作参数对邻二甲苯氧化反应的影响  30-33
    3.4.1 空管空速对氧化反应的影响  30-31
    3.4.2 反应物初始浓度对氧化反应的影响  31-32
    3.4.3 冷却剂的温度对管内氧化反应的影响  32-33
  3.5 结果与讨论  33-34
第4章弓形折流板式反应器的壳程模型  34-48
  4.1 二维小池模型  34-35
  4.2 弓形折流板反应器的二维小池模型  35-48
    4.2.1 压降关联式  36-38
    4.2.2 二维数学模型及其解法  38-40
    4.2.3 模拟结果及讨论  40-48
第5章盘环形折流板式反应器的壳程模型  48-58
  5.1 圆盘型折流板反应器的二维小池模型  48-56
    5.1.1 压降关联式  49-50
    5.1.2 二维数学模型及其解法  50-51
    5.1.3 模拟结果及讨论  51-56
  5.2 两种反应器的比较  56-58
第6章全文总结  58-60
参考文献  60-64
致谢  64

列管式固定床反应器的模拟与设计

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