乙醇催化脫水制乙烯反應(yīng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模擬.pdf

1、根據(jù)系統(tǒng)建模的理論，以生物乙醇催化脫水制乙烯為研究體系，以乙醇脫水生成乙烯及乙醚為獨(dú)立反應(yīng)，以乙醇和乙烯作為關(guān)鍵組分，建立了多相催化固定床管式積分反應(yīng)器的一維和二維數(shù)學(xué)模型。 采用龍格．庫(kù)塔法對(duì)得到的一維數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)值求解；而對(duì)于二維數(shù)學(xué)模型，則采用正交配置法沿徑向離散化，最終形成一組常微分方程組，再利用龍格-庫(kù)塔法求解得到的方程組。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬得到了乙醇催化脫水制備乙烯反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)器的軸向和徑向的組分濃度分布。然后分別針

2、對(duì)不同的操作條件，對(duì)反應(yīng)情況進(jìn)行模擬計(jì)算，以研究不同實(shí)驗(yàn)溫度和進(jìn)料速率對(duì)于乙醇脫水制乙烯反應(yīng)的影響。結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)溫度的提高可以提高乙烯的產(chǎn)量，產(chǎn)生乙烯反應(yīng)的選擇性明顯提高，但是乙醇轉(zhuǎn)化率變化相對(duì)較小。隨著進(jìn)料流率的增大，催化劑選擇性先減后增，但都高于90％；在進(jìn)料流率小于0.8 mL·min<'-1>時(shí)轉(zhuǎn)化率都在80％以上，當(dāng)流率過(guò)大時(shí)，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率會(huì)迅速降低。同時(shí)，二維模型的結(jié)果還表明，由于實(shí)驗(yàn)采用反應(yīng)管管徑較小，使得乙醇催化脫水制備乙

3、烯的反應(yīng)器催化床徑向濃度差很小，并且計(jì)算結(jié)果與一維模型基本一致，因此乙醇催化脫水制備乙烯反應(yīng)采用一維模型對(duì)反應(yīng)器模擬是適當(dāng)?shù)摹?最后，利用系統(tǒng)分析的方法，根據(jù)乙醇脫水制備乙烯反應(yīng)的一維數(shù)學(xué)模型，得到了目前生產(chǎn)條件下，該反應(yīng)的最優(yōu)工藝條件：溫度為423℃，進(jìn)料速率為1.1 mL·min<'-1>。然后又利用系統(tǒng)評(píng)價(jià)和價(jià)值論，對(duì)生物乙醇脫水制備乙烯技術(shù)，分別從社會(huì)價(jià)值、技術(shù)條件以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值分別進(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)，認(rèn)為當(dāng)前條件下，作為石