管式反應(yīng)器定制
關(guān)注創(chuàng)建者：豪邁化工技術(shù) 創(chuàng)建時間：2016-12-27
管式反應(yīng)器定制的實例教程
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管式反應(yīng)器是化工行業(yè)中經(jīng)常使用的一種設(shè)備，用于幫助進行連續(xù)大規(guī)模的生產(chǎn)。通過模擬管式反應(yīng)器的解離過程，可以對這些設(shè)備進行準確分析。在這篇文章中，我們通過對反應(yīng)器等溫和非等溫情況下的模擬研究的比較，展示了 COMSOL 化學反應(yīng)工程模塊的許多有用功能。您也可以在自己的仿真中使用這些功能。
管式反應(yīng)器：化學工業(yè)中的一種常見設(shè)備
如果你觀察過管式反應(yīng)器的內(nèi)部，就會發(fā)現(xiàn)反應(yīng)物在高速流動并不斷進行反應(yīng)。這些反應(yīng)物在管道內(nèi)移動的過程中被轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。由于生產(chǎn)過程是連續(xù)的，這些設(shè)備通常可以有效地幫助化學和石油工業(yè)進行規(guī)模生產(chǎn)。
此外，管式反應(yīng)器還被用在其他領(lǐng)域應(yīng)用中，如發(fā)電廠和發(fā)動機的焚燒工藝中的廢氣處理。這種類型的反應(yīng)器甚至可以用作藥物的提純，生產(chǎn)出價格更低的藥品。
一個管式反應(yīng)器模型
為了設(shè)計出能有效地生產(chǎn)出盡可能多的產(chǎn)品的管式反應(yīng)器，我們可以選擇多物理場仿真進行分析。本文，我們將使用 COMSOL Multiphysics 多物理場仿真軟件建立一個精確的反應(yīng)器模型來研究氣相解離過程。在下一節(jié)，我們將分享一個用化學反應(yīng)工程模塊建模的例子。示例中用來求解這個模型的許多關(guān)鍵技術(shù)都可以應(yīng)用在其他化學反應(yīng)工程模擬中。
模擬解離過程
我們從一個旋轉(zhuǎn)對稱的模型開始對管式反應(yīng)器進行分析。由于反應(yīng)器的形狀規(guī)則，因此模型使用了一個映射或結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格。模型中使用了層流 和濃物質(zhì)傳遞 接口，并設(shè)置了相關(guān)邊界條件。
使用這個模型我們能夠重點研究氣相解離過程。在這個過程中，A 物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)并形成產(chǎn)物 B。每 1 摩爾 A 反應(yīng)后會產(chǎn)生 2 摩爾 B，使混合氣體的體積發(fā)生膨脹。由于密度的變化，當混合物在反應(yīng)器中移動時，氣體的速度會增加，這種情況我們可以用可壓縮的納維-斯托克斯方程來模擬。
展開 纏繞管式反應(yīng)器實際是對分管束式反應(yīng)器的一種結(jié)構(gòu)變形，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計包含了對分管束式反應(yīng)器管束結(jié)構(gòu)的裝配難度大和溫差應(yīng)力問題的綜合考慮，纏繞管束的制造過程具備獨特的便捷性，且纏繞管換熱結(jié)構(gòu)應(yīng)用于高溫工況時能夠有效解決溫差應(yīng)力問題，因此該結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的開發(fā)成為當前研究的熱點。
該反應(yīng)器設(shè)計在管外裝填催化劑，換熱介質(zhì)在纏繞管內(nèi)流動換熱，換熱管兩端通過自由彎曲匯總連接到管箱，分別連接換熱介質(zhì)進、出口。在纏繞管束所處位置從內(nèi)向外方向依次設(shè)置有中心進料分布器、催化劑筐、纏繞管和外收集器，中心分布器同時作為纏繞管束的中心承載結(jié)構(gòu)。纏繞管式反應(yīng)器的多層繞管結(jié)構(gòu)有利于提高反應(yīng)介質(zhì)沿徑向流動的均勻性，間接優(yōu)化了流體在反應(yīng)器內(nèi)的分布效果。
多數(shù)纏繞管式反應(yīng)器設(shè)計均需采用超長換熱管（相對于12m以下的常用換熱管長度），因此制造過程中對換熱管的質(zhì)量控制和檢測要求較高。由于纏繞管束的位置也是裝填催化劑的反應(yīng)空間，管束纏繞的尺寸精度直接影響催化劑裝填均勻性，因此管束纏繞過程的制造工藝控制對于反應(yīng)器使用性能至關(guān)重要。
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管式反應(yīng)器是化工行業(yè)中經(jīng)常使用的一種設(shè)備，用于幫助進行連續(xù)大規(guī)模的生產(chǎn)。通過模擬管式反應(yīng)器的解離過程，可以對這些設(shè)備進行準確分析。在這篇文章中，我們通過對反應(yīng)器等溫和非等溫情況下的模擬研究的比較，展示了 COMSOL 化學反應(yīng)工程模塊的許多有用功能。您也可以在自己的仿真中使用這些功能。
管式反應(yīng)器：化學工業(yè)中的一種常見設(shè)備
如果你觀察過管式反應(yīng)器的內(nèi)部，就會發(fā)現(xiàn)反應(yīng)物在高速流動并不斷進行反應(yīng)
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 石油化工設(shè)備
作 者 | 何鵬 等
關(guān)鍵詞 | 列管式 固定床反應(yīng)器 換熱結(jié)構(gòu)
共 3684 字 | 建議閱讀時間 13 分鐘
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