草酸二甲酯加氢径向反应器数学模拟和工艺条件优化

发布时间：2020-05-14 10:23

【摘要】：合成气经草酸二甲酯气相催化加氢制乙二醇是目前较为成熟的碳一化工路线,具有广阔的前景。本文根据文献数据结合反应机理建立了动力学模型,将其与径向固定床反应器和轴向固定床反应器结合分别建立了一维拟均相模型,并进行求解和工艺条件优化探索。通过对草酸二甲酯加氢反应的机理进行分析,建立了符合Hougen-Watson机理的动力学模型,通过最大继承法对动力学模型进行参数估值,获得动力学模型参数。对草酸二甲酯加氢反应进行分析,以草酸二甲酯和乙醇酸甲酯为关键组分进行物料衡算,分别建立了一维拟均相绝热式径向固定床数学模型和一维拟均相换热式轴向固定床反应器数学模型。使用Matlab软件,采用Runge-Kutta法求解径向固定床数学模型,并考察第一加氢反应器内工艺条件对反应的影响。结果表明,原料气进口温度、流量、氢酯比、操作压力以及催化床层高度等条件均对反应结果有影响,并通过优化得到较好的工艺操作条件。采用与径向固定床反应器相同的操作参数,求解轴向固定床反应器,得出的结果与径向床反应器的结果进行比较,表明径向反应器有着显著的优点。
【图文】：

世界上最大的聚酯产销国。乙二醇的一项重要用途就是用来生产聚酯，所以我国也是最逡逑大的乙二醇消费国。受乙二醇逐年增长的消费量的刺激，我国乙二醇产能和产量也逐年逡逑增长，但是仍不能满足国内乙二醇的消费需求，还需大量进口。图２．１表明了邋２０１４年至逡逑２０２０年的乙醇产量、进口量和表观消费量（２０１９年和２０２０年的估算值）。２０１４年我国逡逑乙二醇总产量为４４３万吨，表观消费量为１２８７万吨，对外依存度达６６％，需要大量进逡逑口乙二醇以满足国内需求。到２０１８年我国乙二醇总产量达８４７万吨，表观消费量达１５９６逡逑万吨，对外依存度为４９％。据有关人员预测，２０２０年我国乙二醇的表观消费量有望突逡逑破１８００万吨，对外依存度进一步下降，因此，乙二醇在我国有着广阔的市场。逡逑

逡逑径向流动反应器的流体流道的横截面积较大，容易出现流体沿反应器轴向方向分布逡逑不均的问题。流体流动不均会导致催化剂床层利用率降低，影响反应物转化率和选择性，逡逑也会影响床层温度分布，使床层出现局部过热，导致飞温。为了使流体流动均匀，一般逡逑采取流道低开孔率的方式和开孔率不均匀的方法，平衡集流通道与分流通道的压力逡逑｜８７＿９１１。降低开孔率可以有效提高流体流动的均布程度，随着开孔率的降低，流体的均布逡逑程度变好，但低开空率会提高床层压降，增加反应器运行能耗逡逑２．４．２径向流动反应器的分类逡逑与传统轴向流动反应器单一流向不同的是，径向流动反应器存在着多种流动形式。逡逑首先根据流体在集流管道和分流管道的流动形式分为ｚ形流动和ｎ形流动，分流流道和逡逑集流流道中流体流动方向相同时称为ｚ型流动，反之称为ｎ形流动。根据流体在催化剂逡逑床层的流动方向分为离心型流动和向心型流动，流体由中心管道流向外侧管道时称为离逡逑心型流动，反之称为向心型流动。由此可得到径向流动反应器的四种流动方式：ｚ形离逡逑心流动、ｚ形向心流动、ｎ形离心流动和ｎ形向心流动［９２’９３１，，径向反应器流动形式见图逡逑２＿３。逡逑
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ223.162;TQ052.5

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本文编号：2663206