基于F-T合成的浆态床反应器热流场模拟及优化
发布时间：2021-12-18 06:45
气固液三相F-T合成浆态床反应器因其具有优良的热量扩散能力、能够实现等温操作、制造安装简单、生产的产品更加符合日益严格的环保要求等优点在煤炭液化领域越来越显示出强大的应用潜力。但是在浆态床反应器实现产业化和工业规模使用之前,还有很多问题亟待解决。主要问题就是对浆态床内部气固液三相混合流动规律认识还不够透彻,因而对浆态床反应器在放大设计上有较大的困难。相比于对传统的固定床反应器通过增加列管束来进行放大设计,浆态床反应器则需要增加反应器的直径来实现。现阶段对浆态床反应器放大设计所存在的主要问题有:分布器容易被堵塞,因流动不均匀而造成催化剂分布不均匀,温度场分不平均。压力情况的变化又会影响到床内的流体流动特性,进而影响内部的传质和传热过程。在反应器内温度不均匀的情况下,反应速度和催化剂的使用寿命将会大打折扣。本文主要对F-T合成以及其发展情况做了详细的介绍说明,简要叙述了F-T合成技术在煤炭液化领域的广泛而又远大的应用前景,以及F-T合成研究领域的主要进展和目前所存在的研究热点以及难点所在。并详细介绍了工业上F-T合成经常使用到的几种常见的反应器,对不同种类的反应器的使用条件,主要性能以及优...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 研究背景
1.1 全球能源形势
1.2 我国能源概况
第二章 文献综述
2.1 煤液化技术简介
2.2 F-T合成技术
2.2.1F-T合成技术的历史
2.2.2 F-T合成反应
2.2.3 F-T合成的宏观动力学
2.3 F-T合成的影响因素
2.3.1 催化剂对产物的影响
2.3.2 不同反应器的影响
2.3.3 操作条件的影响
2.4 F-T合成反应器
2.4.1 流化床反应器
2.4.2 列管式固定反应器
2.4.3 浆态床反应器
2.5 CFD概述
2.5.1 CFD概述
2.5.2 CFD求解的步骤
2.6 本文研究的主要内容
第三章 CFD模拟采用的模型和设置
3.1 几何模型和网格划分
3.2 Fluent求解的基本操作过程
3.3 流体动力学控制方程
3.3.1 质量守恒方程
3.3.2 动量守恒方程
3.3.3 能量守恒方程
3.4 多相流模型
3.5 边界条件设置
第四章 模拟结果及分析
4.1 不同反应器结构类型的床层内部流场模拟
4.2 不同高径比下浆态床内部热流场的变化
4.3 进气速度对浆态床反应器热流场的影响
4.4 速度对浆态床内部反应过程影响的分析
4.5 压力对浆态床反应器运行过程中的影响
4.6 操作压力对浆态床内部温度场分布影响的分析
4.7 反应压力和速度对床内气体转化率的影响
第五章 结论与展望
5.1 主要结论
5.2 研究展望
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]费托合成浆态床反应器模型研究进展[J]. 杨涛,唐晓津,张占柱. 过程工程学报. 2012(06)
[2]焙烧温度对浆态床甲烷化催化剂的影响[J]. 贺龙,王永刚,公维博,许德平,杨芳芳,张海永. 煤炭转化. 2012(04)
[3]费托合成鼓泡浆态床反应器模型化研究[J]. 王钰,樊伟,刘颖,曾志勇,徐元源,相宏伟,李永旺. 燃料化学学报. 2011(12)
[4]Rushton搅拌釜内的气含率分布及其流动特性的模拟[J]. 李伟,刘跃进,孔丽娜,韩路长. 化工学报. 2011(10)
[5]浆态床二甲醚合成催化剂失活因素研究[J]. 李志红,宋雅君,左志军,黄伟. 燃料化学学报. 2011(08)
[6]浆态床加氢合成技术与应用[J]. 方磊,徐伟池,郭金涛,田然,张志华. 化工中间体. 2011(04)
[7]费托合成技术应用现状与进展[J]. 周从文,林泉. 神华科技. 2010(04)
[8]Zr对CuO/ZnO/Al2O3前驱体物相、催化剂结构及其合成甲醇性能的影响[J]. 李忠,刘岩,范辉,郑华艳. 无机化学学报. 2010(07)
[9]费托合成浆态床速度分布和浓度分布的模拟及其影响规律[J]. 卢佳,王丽军,张煜,李希. 化学反应工程与工艺. 2010(03)
[10]费托合成催化剂的研究进展[J]. 王野,康金灿,张庆红. 石油化工. 2009(12)
博士论文
[1]钴基催化剂费托合成反应动力学及浆态床反应器数学模拟[D]. 钱炜鑫.华东理工大学 2011
[2]浆态床合成气一步法制二甲醚反应宏观动力学及反应器数学模拟[D]. 陈振.华东理工大学 2011
[3]气液（浆）反应器流体力学行为的实验研究和数值模拟[D]. 王铁峰.清华大学 2004
硕士论文
[1]径向移动床反应器及其用于催化裂解反应的CFD模拟[D]. 肖芳志.厦门大学 2014
[2]调控费托合成产物分布新工艺及催化剂的研究[D]. 周文贵.北京化工大学 2013
[3]浆态床高浓度乙炔选择加氢合成乙烯的研究[D]. 牛杰.太原理工大学 2012
[4]浆态床费托合成反应器的数学模拟[D]. 纪仕飞.华东理工大学 2011
[5]搅拌釜反应器内流体流动的CFD数值模拟[D]. 韩路长.湘潭大学 2005
[6]精馏塔气相流动分布的CFD模拟及分析[D]. 丁浩.天津大学 2004
本文编号：3541849
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 研究背景
1.1 全球能源形势
1.2 我国能源概况
第二章 文献综述
2.1 煤液化技术简介
2.2 F-T合成技术
2.2.1F-T合成技术的历史
2.2.2 F-T合成反应
2.2.3 F-T合成的宏观动力学
2.3 F-T合成的影响因素
2.3.1 催化剂对产物的影响
2.3.2 不同反应器的影响
2.3.3 操作条件的影响
2.4 F-T合成反应器
2.4.1 流化床反应器
2.4.2 列管式固定反应器
2.4.3 浆态床反应器
2.5 CFD概述
2.5.1 CFD概述
2.5.2 CFD求解的步骤
2.6 本文研究的主要内容
第三章 CFD模拟采用的模型和设置
3.1 几何模型和网格划分
3.2 Fluent求解的基本操作过程
3.3 流体动力学控制方程
3.3.1 质量守恒方程
3.3.2 动量守恒方程
3.3.3 能量守恒方程
3.4 多相流模型
3.5 边界条件设置
第四章 模拟结果及分析
4.1 不同反应器结构类型的床层内部流场模拟
4.2 不同高径比下浆态床内部热流场的变化
4.3 进气速度对浆态床反应器热流场的影响
4.4 速度对浆态床内部反应过程影响的分析
4.5 压力对浆态床反应器运行过程中的影响
4.6 操作压力对浆态床内部温度场分布影响的分析
4.7 反应压力和速度对床内气体转化率的影响
第五章 结论与展望
5.1 主要结论
5.2 研究展望
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]费托合成浆态床反应器模型研究进展[J]. 杨涛,唐晓津,张占柱. 过程工程学报. 2012(06)
[2]焙烧温度对浆态床甲烷化催化剂的影响[J]. 贺龙,王永刚,公维博,许德平,杨芳芳,张海永. 煤炭转化. 2012(04)
[3]费托合成鼓泡浆态床反应器模型化研究[J]. 王钰,樊伟,刘颖,曾志勇,徐元源,相宏伟,李永旺. 燃料化学学报. 2011(12)
[4]Rushton搅拌釜内的气含率分布及其流动特性的模拟[J]. 李伟,刘跃进,孔丽娜,韩路长. 化工学报. 2011(10)
[5]浆态床二甲醚合成催化剂失活因素研究[J]. 李志红,宋雅君,左志军,黄伟. 燃料化学学报. 2011(08)
[6]浆态床加氢合成技术与应用[J]. 方磊,徐伟池,郭金涛,田然,张志华. 化工中间体. 2011(04)
[7]费托合成技术应用现状与进展[J]. 周从文,林泉. 神华科技. 2010(04)
[8]Zr对CuO/ZnO/Al2O3前驱体物相、催化剂结构及其合成甲醇性能的影响[J]. 李忠,刘岩,范辉,郑华艳. 无机化学学报. 2010(07)
[9]费托合成浆态床速度分布和浓度分布的模拟及其影响规律[J]. 卢佳,王丽军,张煜,李希. 化学反应工程与工艺. 2010(03)
[10]费托合成催化剂的研究进展[J]. 王野,康金灿,张庆红. 石油化工. 2009(12)
博士论文
[1]钴基催化剂费托合成反应动力学及浆态床反应器数学模拟[D]. 钱炜鑫.华东理工大学 2011
[2]浆态床合成气一步法制二甲醚反应宏观动力学及反应器数学模拟[D]. 陈振.华东理工大学 2011
[3]气液（浆）反应器流体力学行为的实验研究和数值模拟[D]. 王铁峰.清华大学 2004
硕士论文
[1]径向移动床反应器及其用于催化裂解反应的CFD模拟[D]. 肖芳志.厦门大学 2014
[2]调控费托合成产物分布新工艺及催化剂的研究[D]. 周文贵.北京化工大学 2013
[3]浆态床高浓度乙炔选择加氢合成乙烯的研究[D]. 牛杰.太原理工大学 2012
[4]浆态床费托合成反应器的数学模拟[D]. 纪仕飞.华东理工大学 2011
[5]搅拌釜反应器内流体流动的CFD数值模拟[D]. 韩路长.湘潭大学 2005
[6]精馏塔气相流动分布的CFD模拟及分析[D]. 丁浩.天津大学 2004
本文编号：3541849
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