探析对二甲苯氧化鼓泡塔反应器的模拟

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1、》天洋大錾女{T1ANJINUNlVERSITY95硕士学位论文学科专业：丝堂王茎作者姓名：—旦量蔓——指导教师：县海洪丛窒量天津大学研究生院2006年2月中文摘要精对苯二甲酸(P1'A)是生产聚酯的重要原料，它的工业生产主要采用由对二甲苯(Px)液相空气氧化生成的粗对苯二甲酸(c1IA)，然后进一步加氢精制而成，氧化反应器是其生产中最重要的设备。论文主要对带脱水段的鼓泡塔式反应器进行了分析，建立了氧化反应器的模型，完成了反应器的模拟。研究过程首先对反应器中的液相空气氧化反应进行了分析，结合气液反应的理论，计算了该反应的宏观反应动力学特征数，结果表明，PX氧化反应属于慢反应类型，反应主

2、要在液相主体中完成，反应不增强传质。对鼓泡塔反应器的传递性质进行了分析，根据实际情况将鼓泡塔内的气相分为两种不同的类型：大气泡和小气泡，也称双级气泡，并在此基础上给出了鼓泡塔主要参数的关联式。对鼓泡塔反应器反应段流体的流动状况进行了分析，液固相返混剧烈，视为理想全混流，气相按双级气泡分析，大气泡的上升速度快，停留时间短，视为理想活塞流；小气泡上升速度慢，夹带在液固相中同它们一样视为全混流。在流动模型宏观动力学研究的基础上建立了反应段的数学模型，并编制了相应的计算机程序。对脱水段利用AspenPlus工具软件进行了模拟，然后实现了两段模型的连接，完成了整个反应器的模拟，模型的计算值与工业

3、值相吻合。在上述理想模型的基础上，考虑流体流动的非理想性，建立了反应器的轴向扩散模型，模型计算值与工业数据相符合。结果表明，干空气在塔底进入后，溶剂醋酸和水急剧蒸发，导致反应器底部温度比顶部低，除了PX浓度在加料位置处有个峰值外，液相中其他组分的分布相当均匀，气相中的氧浓度沿塔高呈递减的分布，气相中其他组分在鼓泡塔的大部分区域都比较均匀。关键词：对二甲苯对苯二甲酸氧化反应鼓泡反应器模拟ABSTRACTPurifiedterephthalicacid(PTA)istheimportantfeedstockinproductionofpolyester．Intheindustrialpro

4、cess，crudeterephthalicacid(CTA)isproducedbyp-xylene口X)liquidphaseoxidation谢t11air．ThenCTAispurifiedbyhydrogenationobtainingpurifiedterephthalicacid．Theoxidationreactorisoneofthemostimportantequipmentsinthewholeprocess．Thebubblecolunmoxidationreactor、啊thadehydrationcolumnWaSstudiedinthispaperandt

5、hemodelofoxidationreactorWaSdeveloped．First,thereactionofP—xyleneoxidationwasanalyzed．BaSedonthetheoryofgas·liquidreaction,thefeaturenumberofmacrokineticswascalculated．111eresultsshowthattheoxidationreaction，aslowone，mainlyhappenedinthemainbodyofliquidphase．ThereactioninfluencedthegaS—liquidmaSs

6、transferslightly．AlsothetransmissionpropertiesofthebubblecolumnWerestudied．Accordingtothebubblesizedistribution,thegaSphaseinthechum-turbulentregimeCanbeseparatedintotwoclaSses：largebubblesandsmallbubbles．Correlationsfortheestimationoffluiddynamicsparameterswereemployedusingtwo—bubbleclassesmode

7、l．TheflowfieldinbubblecolumnWasinvestigated．BackmixingWasstrongintheslurryphasesotheslurryphasecallberegardaswell-mixing．Largebubblestraveledupthroughthecolumnathighvelocitieswhichresultsshortresidencetime，inamoreorlessplug—