列管式固定床反应器的模拟与设计摘要：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。邻二甲苯氧化制苯配是工业生产苯配的主要工艺,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。关键词:列管式反应器,固定床,结构设计目录TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc408649581"列管式固定床反应器的模拟与设计PAGEREF_Toc408649581\h2HYPERLINK\l"_Toc408649582"第1章前言PAGEREF_Toc408649582\h4HYPERLINK\l"_Toc408649583"第2章文献综述PAGEREF_Toc408649583\h5HYPERLINK\l"_Toc408649584"2.1苯配生产PAGEREF_Toc408649584\h5HYPERLINK\l"_Toc408649585"2.2列管式固定床反应器的结构PAGEREF_Toc408649585\h6HYPERLINK\l"_Toc408649586"2.3列管式固定床反应器的设计进展PAGEREF_Toc408649586\h8HYPERLINK\l"_Toc408649587"2.4反应器的分析方法PAGEREF_Toc408649587\h19HYPERLINK\l"_Toc408649588"2.5反应器结构的优化PAGEREF_Toc408649588\h20HYPERLINK\l"_Toc408649589"第3章列管式固定床反应器中邻二甲苯氧化反应的研究PAGEREF_Toc408649589\h21HYPERLINK\l"_Toc408649590"3.1邻二甲苯氧化制苯配工艺PAGEREF_Toc408649590\h21HYPERLINK\l"_Toc408649591"3.2一维拟均相模型求解管侧PAGEREF_Toc408649591\h23HYPERLINK\l"_Toc408649592"3.3二维拟均相模型求解管侧PAGEREF_Toc408649592\h25HYPERLINK\l"_Toc408649593"3.4操作参数对邻二甲苯氧化反应的影响PAGEREF_Toc408649593\h27HYPERLINK\l"_Toc408649594"3.5结果与讨论PAGEREF_Toc408649594\h29HYPERLINK\l"_Toc408649595"第6章全文总结PAGEREF_Toc408649595\h30HYPERLINK\l"_Toc408649596"参考文献PAGEREF_Toc408649596\h32第1章前言固定床催化反应器是化学工业和石油化学工业中应用多、用面广泛的反应设备,根据其换热方式可分为绝热和非绝热(列管式)两种。对于反应热效应很大,收率对温度敏感而又要求高转化率和高选择性的反应,为维持适宜的温度,必须用换热介质来移走或供给热量,采用列管式固定床反应器是非常合适的。如丙烯胺氧化制备丙烯睛、蔡或邻二甲苯氧化制备苯配、乙烯氧化制环氧乙烷、苯或正丁烷氧化制顺配、异丁烯氧化制备甲基丙烯酸等[1][5]。如今,相当一部分气固相催化反应在列管式固定床反应器中进行,而该反应器的设计开发技术大都是从国外引进,国内的装置普遍存在温差较大的问题,主要是壳程冷却剂流动分布不均的问题。一般说来,列管式固定床反应器的设计和管壳式换热器具有很多相似性和共同点,因此国内外对MTR的研究往往以管壳式换热器作为研究对象。这两种设备都是由多根管子和一个壳程组成,另外反应器内通常配备特殊设计的挡板,以确保最有效的流体分布,从而得到最佳的换热效果。显然,反应器的外部几何形状会随着情况不同而不同,通常情况下,列管式固定床反应器的管径/管长值比管壳式换热器的要大很多。列管式反应器的管子数可多达20000到30000根,而管壳式换热器很少能达到数千根