基于F-T合成的漿態(tài)床反應(yīng)器熱流場模擬及優(yōu)化.pdf

1、氣固液三相 F-T合成漿態(tài)床反應(yīng)器因其具有優(yōu)良的熱量擴散能力、能夠?qū)崿F(xiàn)等溫操作、制造安裝簡單、生產(chǎn)的產(chǎn)品更加符合日益嚴格的環(huán)保要求等優(yōu)點在煤炭液化領(lǐng)域越來越顯示出強大的應(yīng)用潛力。但是在漿態(tài)床反應(yīng)器實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和工業(yè)規(guī)模使用之前，還有很多問題亟待解決。主要問題就是對漿態(tài)床內(nèi)部氣固液三相混合流動規(guī)律認識還不夠透徹，因而對漿態(tài)床反應(yīng)器在放大設(shè)計上有較大的困難。相比于對傳統(tǒng)的固定床反應(yīng)器通過增加列管束來進行放大設(shè)計，漿態(tài)床反應(yīng)器則需要增加反應(yīng)器的

2、直徑來實現(xiàn)?，F(xiàn)階段對漿態(tài)床反應(yīng)器放大設(shè)計所存在的主要問題有：分布器容易被堵塞，因流動不均勻而造成催化劑分布不均勻，溫度場分不平均。壓力情況的變化又會影響到床內(nèi)的流體流動特性，進而影響內(nèi)部的傳質(zhì)和傳熱過程。在反應(yīng)器內(nèi)溫度不均勻的情況下，反應(yīng)速度和催化劑的使用壽命將會大打折扣。本文主要對 F-T合成以及其發(fā)展情況做了詳細的介紹說明，簡要敘述了 F-T合成技術(shù)在煤炭液化領(lǐng)域的廣泛而又遠大的應(yīng)用前景，以及 F-T合成研究領(lǐng)域的主要進展和目前所存

3、在的研究熱點以及難點所在。并詳細介紹了工業(yè)上 F-T合成經(jīng)常使用到的幾種常見的反應(yīng)器，對不同種類的反應(yīng)器的使用條件，主要性能以及優(yōu)缺點情況進行了說明。通過對比之后我們能更加清楚的認識到漿態(tài)床反應(yīng)器所具有的不可替代的優(yōu)勢，是煤炭液化技術(shù)一個重要的核心裝置。簡單敘述了傳統(tǒng)實驗方法和新興的計算流體動力學(xué)(CFD)在對漿態(tài)床工業(yè)放大設(shè)計應(yīng)用上的優(yōu)缺點，提出了不同的操作條件對氣固液三相漿態(tài)床反應(yīng)器中的熱流場可能帶來的影響應(yīng)用 CFD軟件進行數(shù)值模

4、擬的必要性，還對影響漿態(tài)床反應(yīng)器運行過程中的主要因子加以說明。詳細介紹了文中模擬采用的模型以及和它相關(guān)的反應(yīng)器參數(shù)設(shè)置，介紹了漿態(tài)床內(nèi)部氣體從分布器到最終反應(yīng)結(jié)束在床內(nèi)的流動全過程。最終對不同操作壓力、不同進氣速度以及不同溫度下漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)部的熱流場分布情況進行了模擬。得出的結(jié)果顯示了其在不同的操作條件下漿態(tài)床內(nèi)部不同的熱流場分布情況。我們能夠更加直觀的得到其內(nèi)部熱量分布集中情況，這對反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計有很大的幫助。最后利用 CFD

5、軟件在對模擬結(jié)果強大的后期處理能力提取出漿態(tài)床內(nèi)部最終含氣率的情況，并進一步得到了反應(yīng)器在不同操作條件下其內(nèi)部氣體轉(zhuǎn)化率情況。并對其影響情況及原因作出了詳細描述說明?？傮w來說費托合成的工業(yè)使用的漿態(tài)床反應(yīng)器在優(yōu)化設(shè)計和放大方面受到的影響因素眾多。CFD軟件技術(shù)應(yīng)用在化工領(lǐng)域能夠替代傳統(tǒng)設(shè)備實驗周期長、投資高等缺點并且具有后期處理數(shù)據(jù)能力強，計算結(jié)果都是更加直觀的流場分布圖片。能夠準確的獲得漿態(tài)床內(nèi)部的流體力學(xué)，產(chǎn)物濃度和溫度場等信息，進