環(huán)氧乙烷固定床反應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)中重要的有機原料和中間體，其需求相當大，乙烯占據(jù)著70％的生產(chǎn)成本，選擇性和產(chǎn)率的提高對該生產(chǎn)體系而言至關重要，因此本文針對環(huán)氧乙烷生產(chǎn)工藝，運用Fluent模擬軟件，通過對催化劑單顆粒尺度、固定床反應器尺度、固定床膜反應器尺度的考察，探究反應性能優(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-內(nèi)擴散存在條件下的反應性能（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管中的流動性

2、能和反應性能。結果表明:(1)基于相同體積和相同操作條件下，催化劑顆粒的外形對但顆粒的反應性能影響不大;(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。
　　在固定床反應器尺度，以七孔型顆粒填充的反應管為例，考察了不同操作條件對反應器單根反應管中反應性能的影響;在此基礎之上探究了反應性能優(yōu)化的兩種措施（主動溫度調(diào)控與催化劑級配調(diào)控）的合理性與可行性。結果表明:(1)進料氣體的

3、入口溫度在所選擇范圍內(nèi)不是反應器的敏感參數(shù)，壁面溫度則是反應器的敏感參數(shù);(2)主反應對壓力更敏感，增大操作壓力有利于提高反應選擇性，副反應對溫度更為敏感，提高溫度不能強化反應性能;(3) CO2與乙烯的入口濃度都是反應器的敏感參數(shù)，增大乙烯濃度可提高選擇性優(yōu)化反應性能，CO2濃度增大會抑制反應進行，應適當控制其濃度。(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，主動溫度調(diào)控的措施實際中難以實現(xiàn)而且沒有必要，可以直接采用調(diào)控壁