乙炔法氯乙烯反應(yīng)器模擬與優(yōu)化研究.pdf

1、隨著世界對(duì)聚氯乙烯需求量的逐年增加，國(guó)內(nèi)氯乙烯單體的乙炔氫氯化法工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)也發(fā)生了巨大的變革。從傳統(tǒng)的兩級(jí)串聯(lián)固定床反應(yīng)器到流化床反應(yīng)器，再到復(fù)合床反應(yīng)器，數(shù)學(xué)建模和計(jì)算機(jī)模擬分析一直是工業(yè)反應(yīng)器放大和操作優(yōu)化過程中一個(gè)有效的輔助方法。
　　 本文通過對(duì)不同反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型的建立、中試及工業(yè)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證、各影響因素的模擬分析以及復(fù)合床反應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)化分析，主要得到如下結(jié)論：
　　 (1)根據(jù)對(duì)乙炔氫氯化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和工業(yè)裝置實(shí)

2、際運(yùn)行狀況的分析，建立固定床反應(yīng)器的擬均相二維有效擴(kuò)散數(shù)學(xué)模型。結(jié)合中試經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用Crank-Nicholson方法求解方程并對(duì)工業(yè)固定床反應(yīng)器進(jìn)行模擬計(jì)算。模擬結(jié)果顯示，計(jì)算所得固定床內(nèi)溫度和轉(zhuǎn)化率分布與工業(yè)數(shù)據(jù)相符。利用模型計(jì)算結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)催化劑活性水平較低時(shí)，乙炔空速和催化劑活性對(duì)反應(yīng)結(jié)果有較大影響，將二者進(jìn)行關(guān)聯(lián)，可建立不同催化劑活性水平下的最佳乙炔空速計(jì)算公式。
　　 (2)根據(jù)乙炔氫氯化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和前人對(duì)流化床

3、反應(yīng)器的模擬研究，并考慮床內(nèi)氣泡因素建立流化床氣泡兩相模型。采用四-五階龍格-庫塔法求解模型方程并對(duì)工業(yè)流化床反應(yīng)器進(jìn)行模擬計(jì)算，結(jié)果與工業(yè)數(shù)據(jù)相近，氣泡有效直徑為3.59cm。另外，通過模擬分析發(fā)現(xiàn)出口乙炔轉(zhuǎn)化率隨流化床流化數(shù)的增加而明顯降低；兩相間乙炔濃度差隨床高而逐漸減小。
　　 (3)流化床流化數(shù)、固定床催化劑活性以及固定床操作氣速對(duì)復(fù)合床反應(yīng)器的反應(yīng)結(jié)果具有較大的影響。本文以裝置的最大生產(chǎn)能力為優(yōu)化目標(biāo)，通過模擬分析可