浆态床费托合成反应器的数学模拟

论文摘要

费托合成是煤间接液化技术中的重要过程之一,国内外对其已进行了广泛的研究。本文建立了鼓泡三相浆态床反应器的数学模型,这有利于反应器合成反应过程中优化设计、放大,从而对反应器的行为作出合理的控制,并对工业放大有着一定的参考价值。本文首先考虑了浆态床中气液固的返混等参数和热量在浆相中不均匀分布,结合费托合成反应动力学,将流体流动、化学反应和质量传递过程耦合起来,建立了描述浆态床费托合成过程浓度分布和温度分布的反应器数学模型。通过对浆态床费托合成反应器放大规律及影响因素的分析,应用数学模型对年产万吨烃类产物反应器进行模拟。在此基础上,应用该模型模拟了不同参数如表观气速、H2/CO进气比、催化剂浓度、传质系数对反应性能的影响,反应转化率和收率的影响,为工业费托合成反应器的合理设计、操作优化以及放大提供依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 问题的提出
• 1.2 浆态床费托合成
• 1.3 浆态床费托合成反应器及其模型化
• 1.4 本文的研究内容
• 第二章 文献综述
• 2.1 鼓泡浆态床反应器流动与传递规律
• 2.1.1 浆态鼓泡反应器流型
• 2.1.2 气含率
• 2.1.3 气泡特性与动力学
• 2.1.4 固体颗粒的悬浮
• 2.1.5 传质系数
• 2.2 费托合成反应动力学
• 2.2.1 合成气消耗动力学
• 2.2.2 费托合成产物的选择性
• 2.3 反应器数学模型建立及其计算方法
• 2.3.1 模型基础
• 2.3.2 鼓泡浆态床反应器模型的建立
• 2.3.3 鼓泡浆态床反应器模型的数值计算
• 2.4 浆态床费托合成反应器数学模型
• 2.4.1 浆态床反应器流动模型分类
• 2.4.2 费托合成动力学模型
• 2.4.3 产物分布模型
• 2.4.4 浆态费托合成反应器模型的研究
• 第三章 费托合成浆态床反应器的模拟
• 3.1 动力学模型
• 3.1.1 化学计量系数
• 3.1.2 动力学方程
• 3.2 模型的建立
• 3.3 模型参数
• 3.4 模型求解
• 3.5 模型计算框图
• 第四章 浆态床费托合成反应器放大规律及影响因素
• 4.1 浆态床费托合成反应器的放大规律
• 4.1.1 放大变量的影响规律
• 4.1.2 Rheinpreussen-Koppers示范装置的放大预测
• 第五章 浆态床费托合成反应器的模拟及操作条件分析
• 5.1 浆态床费托合成反应器的模拟结果
• 5.1.1 浓度和反应速率分布
• 5.1.2 转化率分布
• 5.2 操作条件分析
• 2/CO的影响'>5.2.1 进气比H₂/CO的影响
• g,0的影响'>5.2.2 表观气速u_g,0的影响
• la的影响'>5.2.3 传质阻力K_la的影响
• 第六章 结论
• 符号说明
• 参考文献
• 致谢