固定床催化反應器的數值模擬研究.pdf

1、固定床反應器（填充床反應器）是在化工過程中常見的反應器，是指在反應器中填充固體催化劑來實現化學反應的一種形式。在該類反應器的條件中釜內流經流體與催化劑間可進行有效的相面接觸，具有較高的效率。
　　反應時間是表征化學反應的重要參數之一，完全反應所需的時間對此反應的效率以及進行程度均有影響;而對不同結構的反應器而言有不同的停留時間及分布。對于具有一定反應速率的化學反應來說，反應時間與反應物在反應器內的停留時間的匹配程度十分重要。若二者

2、尺度相近，物料自進入反應器到流出反應器的時間內剛好反應完全，即為最優(yōu)狀態(tài)，此時化學反應的轉化率達到峰值。
　　本文采用數值模擬的手段對八種不同結構反應器的流場性能表現，分別對不同進料管長度、出口位置、內構件形式的流場進行穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)計算。通過穩(wěn)態(tài)計算分析得出反應器內流場分布情況，并在此基礎上加入定量示蹤劑進行瞬態(tài)計算，從而得出停留時間分布曲線以及停留時間分布密度曲線。結果表明，進料管長度為2.6 m的反應器效果優(yōu)于長度為3.6m的反

3、應器，反應器簡單依靠增加反應器內構件（如氣相分布器）對流場有一定影響但不明顯，但若將反應器結構形式改為管式反應器，則反應物的停留時間分布明顯優(yōu)于其他幾種，而物料出口設置在釜底更具有相對較好的性能。
　　在反應器流場性能研究的基礎之上，還對三種類型的在不同反應器結構及進料條件的條件下的表現進行了研究。研究中選用的三種化學反應反應速率相差較大，活化能不同:甲烷氧化反應（高活化能慢反應）、乙醇燃燒反應（高活化能快反應）、脫硝反應（低活化