基于CFD的环己烷无催化氧化反应过程工况分析

发布时间：2024-03-18 22:33

　　环己酮是一种用途广泛的有机化工原料,工业上主要采用环己烷无催化氧化工艺制备环己酮。该工艺为典型的高危工艺,反应器内气相空间存在大量的环己烷蒸汽,一旦气相出口氧气浓度超过一定范围时有燃爆风险,因此有必要研究不同工况下反应器内组分浓度变化规律,确定操作参数报警阈值,使企业及时了解安全生产状况。计算流体力学(CFD)被广泛的用于化学工业中,可以得到反应器内浓度场,传递参数,温度场以及流速场等详细信息。本文利用CFD对某石化气升式环流反应器内环己烷无催化氧化过程进行了数值模拟研究,建立了一个基于实际工艺条件的欧拉-欧拉两相流模型,引入Standard k-ε湍流模型,考虑两相间曳力、升力和湍流分散力作用,得到反应器气含率、轴向液速等特征参数分布信息,并将流体力学特征与以往研究进行对比。在两相流动基础上耦合氧传质和环己烷无催化氧化反应动力学,建立流动-传质-反应的综合模型。经过计算得到反应器内传质系数分布规律和组分浓度分布图,反应器内传质和反应主要发生在反应器上升区,其中气相氧浓度随着流体流动方向逐渐减小,在反应器底部达到最小值。将模拟所得出口处反应物的浓度组成与某石化实际生产数据进行对比,对模...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1反应器物质分布图

华南理工大学硕士学位论文2气相出口氧气摩尔分数的影响，使企业了解不同生产工况装置的情况，为企业的安全生产操作和控制提供指导。图1-1反应器物质分布图Figure1-1Materialdistributioninthereactor表1.1物质物性参数Table1.1Physica....

图3-1环己烷氧化制环己酮工艺流程图

华南理工大学硕士学位论文32第三章工业环己烷无催化氧化过程模拟研究本章主要分为三部分，首先介绍工业上环己烷无催化氧化工艺以及设备参数，建立物理模型，设置相应的边界条件和求解参数进行计算求解。第二部分对反应器内两相流流体动力学模拟结果进行分析。最后通过将反应器内组分浓度与工业实际数....

图3-2氧化工段工艺流程图

第三章工业环己烷无催化氧化过程模拟研究33图3-2氧化工段工艺流程图Figure3-2Processflowchartofoxidationsection3.1.1物理模型环己烷无催化氧化反应工段核心设备为气升式环流反应器。反应过程环己烷的转化率比较低，工业上为提高产物的产量多采....

图3-5气升式环流反应器网格划分图

第三章工业环己烷无催化氧化过程模拟研究35大量计算资源和计算时间。同时因为反应器体系复杂，涉及到反应物种类多反应复杂，采用二维模型计算更易收敛二维网格的划分难度较小，网格数量相对较少也被许多学者采用，计算结果能较好与实验数据相符。因此本文对工业上的气升式环流反应器进行二维的网格划....

本文编号：3931914