探析合成mtbe全流程仿真及膨胀床反应器动态模拟

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1、北京化工大学硕士学位论文合成MTBE全流程仿真及膨胀床反应器动态模拟姓名：张昊申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：吴慧雄20080604摘要合成MTBE全流程仿真及膨胀床反应器动态模拟本文对甲基叔丁基醚合成装置的全流程仿真进行了研究，并重点对膨胀床反应器的动态模拟进行了研究，以了解膨胀床反应器操作特点和动态特性。本文建立了甲基叔丁基醚合成过程中所涉及到的各种单元设备和反应器的数学模型并选择了适宜的模型求解方法。通过流程管网结构拓扑分析将管网系统结构化，建立了管网系统的动态求解模型，并结合单元模型对甲基叔丁基醚合成全流程进行仿真。最终开发出一套动态仿真软件，应用于实际生产装置的实时仿真，

2、取得了良好的效果。本文通过对膨胀床反应器分析，建立了合成MTBE膨胀床反应器的一维轴向扩散模型，并选择了适当的数值计算方法对模型求解。对偏微分方程模型中的空间变量进行离散化处理，加快求解速度，满足了动态模拟的要求。根据反应器模型计算了甲基叔丁基醚合成反应中原料进料比对异丁烯转化率的影响以及反应器轴向温度随时间的分布规律。模拟结果表明，本模型可以对膨胀床反应器轴向温度变化规律进行模拟，并能预测不同甲醇／异丁烯摩尔比下异丁烯的转化率。模型计算结果与反应器实际生产情况比较一致，动态过程能很好的反映实际生产变化趋势。．‘本文所开发的软件进行仿真计算的结果，基本反映了甲基叔丁基北京化T人学坝lj学位论

3、爻醚合成过程的规律，可对甲基叔丁基醚合成工艺过程进行模拟仿真。从整套工艺装置的仿真情况看，仿真过程能够很好地反映出装置实际运行情况，具有较好的动态特性，不仅可以用来进行仿真培训，还可用于技术人员对工艺过程的技术改造以及控制系统的研究。此研究成果己成功地应用于天津某厂甲基叔丁基醚合成工段的职工操作培训。关键词：MTBE，仿真，数学模型，动态模拟ⅡABSTRACTPROCESSSIMULATIONOFMTBESYNTHESISANDDYNAMICSIMULATONOFEXPANDEDBEDREACTORInthispaper，theprocesssimulationof^仃BEsynthesis

4、wasstudied，andillordert0understandtheoperationanddynamiccharacteristicsofexpandedbedreaCtor，thedynamicsi砌lationofitwasmainlyinVestigated．Inthispaper，themodel0fVariouslHlitequipmentandreactorinvolvedintheprocessofM113Esynthesiswasestablished．Andasuitablemodelforapproachwaschose．Througlltopologyanaly

5、sisofthepipelinenet、7l，ork，thepipelinene帆orksystemwiⅡbestmcturedandadynalnicmodelofpipelinenet、7l，orksystemwasestablished。Finally，dynamicsimulationsoftwafewasdeveloped；itusedinthereal-timesimulationsuccessfullyandachievedgoodef!l’ect．Basedonanalysisofexpandedbedreactor，aone-dimensionalaxialdirectio

6、ndispersionmodelofexpandedbedreactorofM1BEsynthesiswasestablishedinthispaper．InordertospeedupthecomputationandmeetrequirementsofthedynamicsiInulation，appropriatenumericalmethodbaSedonreactionmechanismandreactormodelwasselectedandspatialVariableofpanialdi骶rentialequationmodelwasdiscfetizedwithapprop

7、riatenumericalmethod．MoreoVer，themoduleofreactorwasusedtoinvestigatetheeffbctofrawmaterialfeedratioontheconversionofm北京化T人学坝Ij学位论文isobuteneandsimulateaxiallytemperaturedistributionlawwithtimeofthereactoLSiI