管式固定床反应器中Fe基费托合成产物分布及其影响因素的数值分析

摘要

本文通过构建包含动量、能量、质量传递以及化学反应动力学方程的多物理场耦合数值模型,对Fe基催化剂管式固定床反应器中的费托合成过程展开了计算.结果分析了费托合成管式反应通道中的温度分布,发现催化剂段入口处“热点”区域的存在.阐明了沿着气体流动方向的反应速率变化趋势,并发现在费托合成烃类产物中,CH4的选择性最高,其次是C5+类产物,该分布规律与ASF模型的预测值有很高的吻合.最后,分析了温度,流速以及反应物H2/CO比三个因素对产物选择性的影响,发现C5+产物的选择性随着这三个影响因素的增大均有所降低.本文构建的数值模型及相关结论有助于从传递及反应过程的角度,为固定床反应器内费托合成操作工艺的优化提供理论参考.