大型甲醇合成反应器工况的数值分析

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1、第20卷第3期高校化学工程学报No.3Vol.202006年6月JournalofChemicalEngineeringofChineseUniversitiesJune2006文章编号：1003-9015(2006)03-0489-05大型甲醇合成反应器工况的数值分析石玉千,李涛,应卫勇,房鼎业(华东理工大学化工学院,上海200237)摘要：年产40万吨甲醇合成反应器由两个绝热-管壳复合型反应器并联组成，并共用一个汽包。以CO、CO2加氢合成甲醇的两个平行反应为独立反应，CO和CO2为关键组分建立一维拟

2、均相数学模型，用龙格-库塔法求解，获得催化床内各组分的摩尔分率和床层温度随轴向的分布。针对以天然气为原料的甲醇生产装置，模拟计算了各操作参数，如沸腾水压力和温度、操作压力，对反应器性能的影响，讨论了催化剂不同时期的反应器操作条件。此模型计算预测值与实际生产数据吻合良好。关键词：绝热-管壳催化床；甲醇合成；反应器；数学模型；工况分析中图分类号：TQ031.2；TQ223.121；TQ018文献标识码：ASimulationandAnalysisoftheOperatingConditionsofMethan

3、olSynthesisConverterSHIYu-qian,LITao,YINGWei-yong,FANGDing-ye(CollegeofChemicalEngineering,EastChinaUniversityofScienceandTechnology,Shanghai200237,China)5−1Abstract:The4×10t⋅ymethanolsynthesisconverteriscomposedoftwoparalleladiabaticandtube-shellreactors

4、.Anone-dimensionalpseudo-homogenousmodelofconverterwasdevelopedwithhydrogenationsofCOandCO2astheindependentreactionsaswellasCOandCO2asthekeycomponents,andthemodelwassolvedbyRung-Kuttamethodtoobtaintheaxialprofilesoftemperatureandgaseousconcentrationintheb

5、ed.Theeffectsofoperatingconditions,suchastheboilingwatertemperatureandtheoperatingpressure,ontheperformanceofthemethanolsynthesisconverterwiththenaturalgasasrawmaterialwerediscussed.Astableproductivitycanbemaintainedbyadjustingthemainoperatingconditionsme

6、ntionedaboveindifferentperiod.Thepredictedvaluesofthetemperaturedistributionalongtheaxialpositionandtheyieldarealmostthesameas5−1thepracticaldataobtainedfromanoperating1×10t⋅yconverterinafactory.Keywords:adiabaticandtube-shellcatalyticbed;methanolsynthesi

7、s;reactor;mathematicalmodel;simulationanalysis1前言[1]甲醇不仅是重要的有机化工原料，还是性能优良的能源和车用燃料。同时随着石油资源的不断开[1,2]采和利用，以煤、天然气为原料，由甲醇制烯烃的工艺路线越来越显示出重要性。甲醇的生产正朝着[3][4]大型化、单系列、低压法方向发展。ICI多段绝热段间冷激型、Lurgi管壳副产蒸汽型、Casale轴径向[5][6]流动型、Linde副产蒸汽型等多种形式的反应器均可实现大型化生产，其中Lurgi公司提出的超大型[

8、7]甲醇生产工艺更易于工业化生产。[8]我国已有年产20万吨甲醇生产装置，目前正在规划和设计年产40~60万吨甲醇生产装置。对于大型甲醇合成反应器，由于直径较大，对远离港口的地区在运输上存在一定问题。针对此问题，开发了新型甲醇合成反应器，该反应器由两个绝热-管壳复合型反应器并联组成，并共用一个汽包，如图1所示。此反应器内径3.6m，便于铁路、公路运输。绝热-管壳复合型反应器具有如下优点：在管板上部有一绝收稿日期：2004-08