燃烧耦合反应模拟.pdf

石 油 化 工 · 1314 · PErR0CHEMICALTECHN0L0GY 2015年第44卷第 11期 金属基整体式催化剂用于脱氢／燃烧 耦合反应的模拟 郭燕燕，代成娜，刘 茜，雷志刚 (JL京化工大学 化工资源有效利用国家重点实验室，北京 100029) [摘要]采用CFD模拟软件建立了三维数学模型，对甲烷催化燃烧放热反应与十二烷脱氢吸热反应在金属基整体式催化剂与 反应器中的耦合过程进行了模拟 (两个反应发生在同一个反应器但被导热介质分开)，考察了操作参数 (进口流速、进口温度 和进料组成)以及整体式催化剂与反应器的结构参数 (孔道尺寸和孔道密度)对反应性能的影响。模拟结果表明，甲烷催化燃 烧侧的转化率随进口流速的增大几乎不变，十二烷脱氢侧的十二烷转化率随进 口流速的增大而减小；进口温度越高，十二烷 转化率越大；氢气与十二烷的摩尔比越小，十二烷转化率越高。减小整体式催化剂的孔道直径、增大孔道密度或孔道长度， 均有利于提高甲烷和十二烷转化率及热效率。在适宜的操作条件下，合理的结构参数能增强热传递，提高转化率。 [关键词 ]整体式催化剂；甲烷催化燃烧；十二烷脱氢；过程模拟；耦合反应 ；化学反应器 [文章编号]1000—8144(2015)11—1314—08 [中图分类号]TQ018 [文献标志码]A SimulationofDehydrogenation—CombustionCouplingReactionover Metal—BasedM onolithCatalyst GuoYanyan，DaiChengna，LiuXi，LeiZhigang (StateKeyLaboratoryofChemicalResourceEngineering，BeijingUniversityofChemicalTechnology，Beijing100029，China) {AbstractIAthree．dimensionalmodelforanexothermicreaction(methanecatalyticcombustion) coupledwithanendothermicreaction(dodecanedehydrogenation)overametal—basedmonolith catalystwasestablished．Boththereactionsoccurredinareactorbutwereseparatedbyheat-conductive medium．Thereweremanynarrow parallelchannelsonthemetalmonolithcatalyst．Theinfluences ofoperatingparameters，namelyflowrate，temperatureandcompositionattheinlet，andstructural parametersofthecatalystandreactor，namelychanneldiameterandchanneldensity，onthereactions wereinvestigated．Theresultsindicatedthat，theconversionofmethaneinitscatalyticcombustion changedhardlywithincreasingtheletflowrate；theconversionofdodecaneinitsdehydrogenation decreasedwithincreasingtheletflowrate；thehigherthereactiontemperautrewas，thehigherthe conversionofdodecanewas；thelowerthemolarratioofH2toC12H