甲醇制低碳烯烴(MTO)流化床反應器的多尺度模擬.pdf

1、甲醇制低碳烯烴(MTO)是一個重要的煤化工過程。對于我國多煤少油的能源分布狀況，這一過程的研究有著重要的戰(zhàn)略意義。同時，MTO過程又是一個典型的氣固催化過程。這一過程的反應器，尤其是流化床反應器，其內部多個尺度之間的相互作用對反應器性能有著重要的影響。為了更精確地指導MTO流化床反應器的工業(yè)放大，本文建立了完整的多尺度氣固模型來預測MTO流化床內的多尺度效應，同時采用CFD-DEM模型進一步考察流化床反應器的特性。
　　首先，我們

2、建立完整的介觀尺度單顆粒模型，并耦合MTO反應動力學來分析單顆粒內部的流場分布以及不同工況對它影響。模擬結果表明顆粒內部參數的分布主要受到顆粒內擴散的制約，其中主要是顆粒內部質量傳遞的制約。因素分析的結果則表明顆粒內擴散效應隨催化劑粒徑和操作溫度的增加而增加，隨催化劑平均孔徑的增加而減少。催化劑導熱系數對顆粒內擴散效應的影響則不大。
　　接著，在上面的基礎上對單顆粒模型進行簡化，并將其與歐拉雙流體模型耦合建立氣固流化床的多尺度模型

3、。模型耦合假設條件的驗證，模擬結果與經驗值和實驗值的比較，均表明上述多尺度模型是有效的。在此模型基礎上考察MTO流化床反應器內的多尺度影響。模擬結果表明顆粒內擴散確實存在，并對流化床內部的流場產生了顯著影響，但由于流化床的自穩(wěn)定效應，使其對反應器出口處的產物分布影響不大。同時，也考察了不同催化劑粒徑下顆粒內擴散影響的大小及其對宏觀流場的影響，模擬結果表明粒徑最大時，顆粒內擴散影響最大。但由于粒徑變化對催化劑床層高度和顆粒內擴散的綜合影響