固定床甲烷化反应过程模拟及反应器结构强度分析

发布时间：2025-02-09 19:42

　　本文以ANSYS-Workbench模拟软件为平台,结合5000m³/h的甲烷化示范装置提供的反应器结构尺寸、进出口参数等,对自热式固定床甲烷化反应器进行数值模拟及分析。首先分析了催化床层的空隙率分布规律及其与流动特性的联系,进而研究了整个反应器内的流动规律,在此基础上基于流量分配均匀的目标对反应器结构参数进行了优化。然后,在流体流动模型的基础上,通过将甲烷化动力学方程以源项的形式添加到组分守恒方程中,从而对甲烷化反应过程进行了模拟。提取了温度以及组分浓度在反应器中的分布规律,并通过改变操作参数探究影响床层温度分布与甲烷产率的影响因素。最后,在获得温度场的基础上利用“热-力耦合”方法对反应器进行了结构强度评价。研究结果表明:（1）利用离散元软件PFC-3D与有限元软件ANSYS-APDL耦合建模能够快速准确的建立变径随机填充球床模型;空隙率在径向上具有波动性,在近壁面处有壁效应;流体通过填充球床时,速度在径向分布上具有与空隙率一致的波动性;随填充颗粒的减小压降波动逐渐不明显。（2）流体在反应器内的流动缓慢,受边界层以及空隙率的综合影响,速度极值出现在中心以及距中心2...

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【学位级别】：硕士

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图2.1鲁奇多级甲烷化工艺流程图

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图2.3Davy甲烷化工艺流程图

图2.3Davy甲烷化工艺流程图Fig.2.3Davymethanationprocessflowdiagram化反应热力学与动力学分析化反应及热力学分析

图3.1床层结构尺寸示意图

图3.1床层结构尺寸示意图Fig.3.1Sizediagramofbedstructure

本文编号：4032768