浆态床费托合成反应器二维分布模型

摘要

费托合成反应器是煤间接液化工艺的核心单元，本文针对新型浆态床费托合成煤液化反应器的模型化过程展开详细研究。
　　 本文首先从一维流体力学模型出发，获得浆态床气含率、流速分布等流体力学特性参数，结合费托合成反应动力学和a.烯烃再吸附产物分布模型，将流动、传质和化学反应过程耦合起来，建立了描述浆态床费托合成过程浓度二维分布的反应器数学模型。建模过程还考虑了费托合成产物在气液两相的分布情况，通过气液相平衡计算气相和液相中烃类产物的组成。为了评价模型的有效性，利用几组公开的费托合成浆态床中试装置数据对二维浓度分布模型进行检验，模拟结果与中试数据符合良好，表明模型具有较强的预测功能。
　　 进一步地，本文应用该模型对德国Rheinpreussen-Koppers示范装置和中科院山西煤化所模试装置的放大过程进行预测，利用数学模拟的手段讨论了反应器放大规律，揭示了费托合成浆态床在工程开发中可能存在的放大效应。此外，本文还利用浆态床费托合成过程一些常见的工艺参数，模拟了工业大型浆态床费托合成的反应结果，同时考察了表观气速、合成气组成、传质系数以及循环流率等过程参数对反应器性能的影响，为工业费托合成浆态床的设计和操作优化提供依据。

目录

文摘

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论文说明：符号说明

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致谢

1引言

1.1煤间接液化技术概述

1.2浆态床费托合成反应器及其模型化

1.3本文的研究内容

2文献综述

2.1费托合成反应动力学

2.1.1合成气消耗动力学

2.1.2费托合成产物的选择性

2.2浆态床鼓泡反应器的流动与传递规律

2.2.1鼓泡塔流型

2.2.2气含率

2.2.3气泡特性与动力学

2.2.4固体颗粒的悬浮

2.2.5传质系数

2.3浆态床费托合成反应器数学模型

3浆态床费托合成反应器二维分布模型

3.1浆态床费托合成过程的若干特点

3.1.1过程控制步骤分析

3.1.2液相和固相的“拟均相”假定

3.1.3流体返混对费托合成过程的影响

3.2浆态床费托合成反应器二维分布模型

3.2.1二维浓度分布模型

3.2.2一维流体力学模型

3.2.3费托合成产物分布模型

3.2.4模型求解

3.3模型基础数据的估算

3.3.1反应动力学参数

3.3.2流动与传递参数

3.3.3基础物性数据

3.4模拟结果与中试数据比较

3.4.1中试数据来源

3.4.2模拟结果讨论

4费托合成浆态床的放大规律与影响因素

4.1费托合成浆态床的放大规律

4.1.1放大变量的影响规律

4.1.2 Rheinpreussen-Koppers示范装置的放大预测

4.1.3山西煤化所小型模试装置的放大预测

4.2工业大型费托合成浆态床的数学模拟

4.2.1二维浓度分布

4.2.2浆态床出口产物组成

4.3过程影响因素分析

4.3.1表观气速UG0的影响

4.3.2进气比H2/CO的影响

4.3.3传质系数KLα的影响

4.3.4气含率和流速分布的影响

5结论与展望

参考文献

作者简介、硕士阶段取得的研究成果：