固定床生产CS 2 的实验与模拟
发布时间：2021-12-11 11:27
作为一种重要的工业原料,二硫化碳的常规生产工艺有半焦法和天然气法两种。天然气法虽然有可连续生产、自动化程度高和便于集中控制等优点,但也受硫化氢尾气处理、成本等问题制约,导致工艺复杂、厂址选择受限;因此工艺相对简单、投资成本较低、原料成本低廉且来源广泛的半焦法有着独特的优势,但产能、环保等问题是制约该工艺发展的重要原因,故有必要对半焦法工艺进行分析,寻求改善之道。硫、半焦反应器作为该工艺的核心首先需要研究改进,以进一步提高硫磺利用率,减少副产物产出,因此需要对硫磺、半焦反应过程有深入了解。基于此,本论文采用自制的小型固定床实验装置对硫磺和半焦的反应特性及表观反应动力学进行了实验研究分析。结果表明,在反应温度为800920℃下,碳硫反应是一级反应,反应速率常数与温度符合阿伦尼乌斯方程,得到的指前因子A（28）174961s-1,反应的表观活化能E（28）115209J/mol;相同条件下,温度越高,硫磺的转化率越高;半焦本身的差异对碳硫反应速率影响不大;硫磺回收再利用后反应性能明显降低。最后对反应前后的半焦做了表征,利用氮吸附和脱附的方法测定了孔...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 二硫化碳概述
1.3 二硫化碳的生产工艺简介
1.3.1 木炭法
1.3.2 半焦法
1.3.3 天然气法
1.4 二硫化碳的研究进展
1.5 COMSOLMultiphysics软件简介
1.6 本论文的主要研究内容
第二章 实验装置与实验方法
2.1 固定床实验装置
2.1.1 实验方法
2.1.2 实验过程
2.2 实验样品的制备及产物分析
2.2.1 半焦的预处理与分析
2.2.2 产物的分析
第三章 固定床制二硫化碳的实验研究
3.1 预实验
3.1.1 硫蒸汽压测定
3.1.2 反应床层长度的确定
3.1.3 气化室温度的确定
3.2 半焦制二硫化碳的反应动力学
3.3 半焦颗粒大小对反应速率的影响
3.4 回收硫磺对硫转化率的影响
3.5 半焦的反应性能
3.5.1 多次利用的半焦的反应性能
3.5.2 被硫淹过的半焦的反应性能
3.5.3 分析反应前后颗粒表面的变化
3.6 半焦制二硫化碳的催化问题
3.7 本章小结
第四章 固定床生产二硫化碳的数值模拟
4.1 固定床研究简介
4.1.1 固定床径向传热系数
4.1.2 多孔介质模型
4.2 数学模型
4.2.1 物理模型
4.2.2 模型简化假设
4.2.3 基本控制方程
4.2.4 本文中使用物理接口介绍
4.2.5 边界条件
4.2.6 模拟过程中相关系数的确定
4.3 COMSOL的求解过程
4.3.1 网格的划分
4.3.2 COMSOL软件的设置
4.4 模型验证
4.5 本章小结
第五章 不同参数与结构对反应的影响
5.1 主要工艺参数对反应转化率的影响
5.1.1 入口处硫磺质量流率的影响
5.1.2 入口温度的影响
5.1.3 反应器壁面温度的影响
5.1.4 床层空隙率的影响
5.2 反应器结构对反应转化率的影响
5.2.1 入口增加气体分布板的影响
5.2.2 入口形状变化的影响
5.3 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于流固耦合理论的郑州地铁隧道开挖数值模拟[J]. 张昭,李婷婷. 河南科学. 2017(08)
[2]二硫化碳的生产与用途[J]. 郭成林. 山东化工. 2014(11)
[3]天然气制二硫化碳的安全设计[J]. 冯金煜,颜廷燕. 天津化工. 2014(02)
[4]基于COMSOL的地下水封油库围岩流固耦合特征模拟研究[J]. 张彬,李卫明,封帆,吴兵,曹小亮. 工程地质学报. 2012(05)
[5]多孔介质流动的直接数值模拟[J]. 邓彩华,童亮,陈壁峰,肖金生,皮埃尔·贝纳德. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2011(06)
[6]甲醇制低碳烯烃（MTO）反应热力学研究[J]. 齐国祯,谢在库,钟思青,张成芳,陈庆龄. 石油与天然气化工. 2005(05)
[7]固定床反应器有效导热系数的研究进展[J]. 赵薇. 小氮肥设计技术. 2002(03)
[8]改良FMC技术生产CS2工艺流程[J]. 宋之晔. 辽宁化工. 2002(06)
[9]多组分物系传质过程扩散系数及其计算[J]. 王维德. 华侨大学学报(自然科学版). 2002(02)
[10]二硫化碳国内外工艺技术概况[J]. 刘维昕. 辽宁化工. 2002(02)
博士论文
[1]填充床内阴燃传播的数值模拟及阴燃着火—熄火、向明火转捩特性分析[D]. 贾宝山.大连理工大学 2007
[2]甲醇制烯烃（MTO）反应过程研究[D]. 齐国祯.华东理工大学 2006
[3]循环流化床提升管气固两相流动力学研究[D]. 漆小波.四川大学 2003
硕士论文
[1]甲烷裂解反应高效催化剂的研究[D]. 石晓.北京化工大学 2017
[2]多孔介质内过滤燃烧的实验与模拟研究[D]. 续真杰.大连理工大学 2014
[3]流化床内颗粒流动与传热传质的数值模拟[D]. 韩立宁.燕山大学 2014
[4]固定床内压降和流场的CFD分析[D]. 王春雷.天津大学 2013
[5]振动流化床内温度场和流场数值模拟[D]. 张洪波.东北大学 2012
[6]C类颗粒在循环流化床中的干燥和分离研究[D]. 崔超岭.浙江工业大学 2012
[7]石灰石地下矿山大管道抽出式机械通风研究[D]. 朱艺文.重庆大学 2012
[8]水气变换反应催化剂的CFD模拟[D]. 龙回龙.大连理工大学 2012
[9]基于CFD的内循环流化床流场结构分析及优化设计[D]. 朱家亮.华南理工大学 2011
[10]C/C复合材料烧蚀行为的数值模拟[D]. 杨德军.兰州理工大学 2011
本文编号：3534595
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 二硫化碳概述
1.3 二硫化碳的生产工艺简介
1.3.1 木炭法
1.3.2 半焦法
1.3.3 天然气法
1.4 二硫化碳的研究进展
1.5 COMSOLMultiphysics软件简介
1.6 本论文的主要研究内容
第二章 实验装置与实验方法
2.1 固定床实验装置
2.1.1 实验方法
2.1.2 实验过程
2.2 实验样品的制备及产物分析
2.2.1 半焦的预处理与分析
2.2.2 产物的分析
第三章 固定床制二硫化碳的实验研究
3.1 预实验
3.1.1 硫蒸汽压测定
3.1.2 反应床层长度的确定
3.1.3 气化室温度的确定
3.2 半焦制二硫化碳的反应动力学
3.3 半焦颗粒大小对反应速率的影响
3.4 回收硫磺对硫转化率的影响
3.5 半焦的反应性能
3.5.1 多次利用的半焦的反应性能
3.5.2 被硫淹过的半焦的反应性能
3.5.3 分析反应前后颗粒表面的变化
3.6 半焦制二硫化碳的催化问题
3.7 本章小结
第四章 固定床生产二硫化碳的数值模拟
4.1 固定床研究简介
4.1.1 固定床径向传热系数
4.1.2 多孔介质模型
4.2 数学模型
4.2.1 物理模型
4.2.2 模型简化假设
4.2.3 基本控制方程
4.2.4 本文中使用物理接口介绍
4.2.5 边界条件
4.2.6 模拟过程中相关系数的确定
4.3 COMSOL的求解过程
4.3.1 网格的划分
4.3.2 COMSOL软件的设置
4.4 模型验证
4.5 本章小结
第五章 不同参数与结构对反应的影响
5.1 主要工艺参数对反应转化率的影响
5.1.1 入口处硫磺质量流率的影响
5.1.2 入口温度的影响
5.1.3 反应器壁面温度的影响
5.1.4 床层空隙率的影响
5.2 反应器结构对反应转化率的影响
5.2.1 入口增加气体分布板的影响
5.2.2 入口形状变化的影响
5.3 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于流固耦合理论的郑州地铁隧道开挖数值模拟[J]. 张昭,李婷婷. 河南科学. 2017(08)
[2]二硫化碳的生产与用途[J]. 郭成林. 山东化工. 2014(11)
[3]天然气制二硫化碳的安全设计[J]. 冯金煜,颜廷燕. 天津化工. 2014(02)
[4]基于COMSOL的地下水封油库围岩流固耦合特征模拟研究[J]. 张彬,李卫明,封帆,吴兵,曹小亮. 工程地质学报. 2012(05)
[5]多孔介质流动的直接数值模拟[J]. 邓彩华,童亮,陈壁峰,肖金生,皮埃尔·贝纳德. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2011(06)
[6]甲醇制低碳烯烃（MTO）反应热力学研究[J]. 齐国祯,谢在库,钟思青,张成芳,陈庆龄. 石油与天然气化工. 2005(05)
[7]固定床反应器有效导热系数的研究进展[J]. 赵薇. 小氮肥设计技术. 2002(03)
[8]改良FMC技术生产CS2工艺流程[J]. 宋之晔. 辽宁化工. 2002(06)
[9]多组分物系传质过程扩散系数及其计算[J]. 王维德. 华侨大学学报(自然科学版). 2002(02)
[10]二硫化碳国内外工艺技术概况[J]. 刘维昕. 辽宁化工. 2002(02)
博士论文
[1]填充床内阴燃传播的数值模拟及阴燃着火—熄火、向明火转捩特性分析[D]. 贾宝山.大连理工大学 2007
[2]甲醇制烯烃（MTO）反应过程研究[D]. 齐国祯.华东理工大学 2006
[3]循环流化床提升管气固两相流动力学研究[D]. 漆小波.四川大学 2003
硕士论文
[1]甲烷裂解反应高效催化剂的研究[D]. 石晓.北京化工大学 2017
[2]多孔介质内过滤燃烧的实验与模拟研究[D]. 续真杰.大连理工大学 2014
[3]流化床内颗粒流动与传热传质的数值模拟[D]. 韩立宁.燕山大学 2014
[4]固定床内压降和流场的CFD分析[D]. 王春雷.天津大学 2013
[5]振动流化床内温度场和流场数值模拟[D]. 张洪波.东北大学 2012
[6]C类颗粒在循环流化床中的干燥和分离研究[D]. 崔超岭.浙江工业大学 2012
[7]石灰石地下矿山大管道抽出式机械通风研究[D]. 朱艺文.重庆大学 2012
[8]水气变换反应催化剂的CFD模拟[D]. 龙回龙.大连理工大学 2012
[9]基于CFD的内循环流化床流场结构分析及优化设计[D]. 朱家亮.华南理工大学 2011
[10]C/C复合材料烧蚀行为的数值模拟[D]. 杨德军.兰州理工大学 2011
本文编号：3534595
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3534595.html
