環(huán)氧乙烷固定床反應(yīng)器性能的多尺度模擬及優(yōu)化.pdf

1、環(huán)氧乙烷是化工行業(yè)中重要的有機(jī)原料和中間體，其需求相當(dāng)大，乙烯占據(jù)著70％的生產(chǎn)成本，選擇性和產(chǎn)率的提高對(duì)該生產(chǎn)體系而言至關(guān)重要，因此本文針對(duì)環(huán)氧乙烷生產(chǎn)工藝，運(yùn)用Fluent模擬軟件，通過對(duì)催化劑單顆粒尺度、固定床反應(yīng)器尺度、固定床膜反應(yīng)器尺度的考察，探究反應(yīng)性能優(yōu)化的措施。
　　在單顆粒尺度，探究了不同外形催化劑顆粒在反應(yīng)-內(nèi)擴(kuò)散存在條件下的反應(yīng)性能（溫度分布、組分濃度分布、選擇性）；并探究了不同催化劑顆粒填充反應(yīng)管中的流動(dòng)性

2、能和反應(yīng)性能。結(jié)果表明:(1)基于相同體積和相同操作條件下，催化劑顆粒的外形對(duì)但顆粒的反應(yīng)性能影響不大;(2)在所研究的五種催化劑顆粒中，七孔型催化劑顆粒填充反應(yīng)管的壓降較低，其乙烯轉(zhuǎn)化率和環(huán)氧乙烷收率最高。
　　在固定床反應(yīng)器尺度，以七孔型顆粒填充的反應(yīng)管為例，考察了不同操作條件對(duì)反應(yīng)器單根反應(yīng)管中反應(yīng)性能的影響;在此基礎(chǔ)之上探究了反應(yīng)性能優(yōu)化的兩種措施（主動(dòng)溫度調(diào)控與催化劑級(jí)配調(diào)控）的合理性與可行性。結(jié)果表明:(1)進(jìn)料氣體的

3、入口溫度在所選擇范圍內(nèi)不是反應(yīng)器的敏感參數(shù)，壁面溫度則是反應(yīng)器的敏感參數(shù);(2)主反應(yīng)對(duì)壓力更敏感，增大操作壓力有利于提高反應(yīng)選擇性，副反應(yīng)對(duì)溫度更為敏感，提高溫度不能強(qiáng)化反應(yīng)性能;(3) CO2與乙烯的入口濃度都是反應(yīng)器的敏感參數(shù)，增大乙烯濃度可提高選擇性優(yōu)化反應(yīng)性能，CO2濃度增大會(huì)抑制反應(yīng)進(jìn)行，應(yīng)適當(dāng)控制其濃度。(4)壁面溫度調(diào)控的效果是要優(yōu)于催化劑活性調(diào)控的效果的，主動(dòng)溫度調(diào)控的措施實(shí)際中難以實(shí)現(xiàn)而且沒有必要，可以直接采用調(diào)控壁