乙炔法氯乙烯反應器模擬與優(yōu)化研究.pdf

1、隨著世界對聚氯乙烯需求量的逐年增加，國內(nèi)氯乙烯單體的乙炔氫氯化法工業(yè)生產(chǎn)技術也發(fā)生了巨大的變革。從傳統(tǒng)的兩級串聯(lián)固定床反應器到流化床反應器，再到復合床反應器，數(shù)學建模和計算機模擬分析一直是工業(yè)反應器放大和操作優(yōu)化過程中一個有效的輔助方法。
　　 本文通過對不同反應器數(shù)學模型的建立、中試及工業(yè)數(shù)據(jù)的驗證、各影響因素的模擬分析以及復合床反應系統(tǒng)的優(yōu)化分析，主要得到如下結(jié)論：
　　 (1)根據(jù)對乙炔氫氯化反應動力學和工業(yè)裝置實

2、際運行狀況的分析，建立固定床反應器的擬均相二維有效擴散數(shù)學模型。結(jié)合中試經(jīng)驗數(shù)據(jù)，采用Crank-Nicholson方法求解方程并對工業(yè)固定床反應器進行模擬計算。模擬結(jié)果顯示，計算所得固定床內(nèi)溫度和轉(zhuǎn)化率分布與工業(yè)數(shù)據(jù)相符。利用模型計算結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)當催化劑活性水平較低時，乙炔空速和催化劑活性對反應結(jié)果有較大影響，將二者進行關聯(lián)，可建立不同催化劑活性水平下的最佳乙炔空速計算公式。
　　 (2)根據(jù)乙炔氫氯化反應動力學和前人對流化床

3、反應器的模擬研究，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工業(yè)流化床反應器進行模擬計算，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復合床反應器的反應結(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，通過模擬分析可