探究环己烷氧化环流反应器的数值模拟

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1、北京化工大学硕士学位论文环己烷氧化环流反应器的数值模拟姓名：侯英华申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：屈一新20050530北京化工大学硕上学位论文环己烷氧化环流反应器的数值模拟摘要环流反应器(LR)是近二十年来在强化鼓泡反应器基础上发展起来的一种新型反应器，它具有结构简单、造价低、易密封和能耗低等优点，近年来已在化学工业、生化工程、环境工程以及煤的液化加氢等方面得到了广泛的应用。但是目前对于环流反应器的研究大多局限于水一空气体系在常温常压下的实验结果回归得出，不同的经验公式之间差别很大，很难直接应

2、用于实际生产装置。因此，从冷模试验扩展到实际反应物系的研究，考察具体物料性质和反应器物理参数对反应器性能的影响势在必行。本课题为了满足某企业环己烷生产装置扩产和优化的要求，结合该企业环己烷氧化制备环己酮的工业背景，应用计算流体力学(CFD)商业软件CFX5．6／5．7对气升式内环流反应器中的气液两相流进行了模拟计算，考察了该反应器内的流体流动情况及进气量对反应器内整体气含率和表观液速的影响，并从流体力学的角度阐述了产生这种现象的原因。模拟结果显示：反应器内的整体平均气含率随进气量的增大而增大，而且几乎是直

3、线上升；随着迸气量的增加，液体循环速度也随之增大，但当进气量增大到～定程度时，循环液速的增大开始趋于平缓；随着表观速度的增加，导致反应器内气液脉动增强，从而湍流动能和耗散速率都明显增加。l北京化工人学硕士学位论文经验模型应用于该实际体系所得的结果与计算流体力学模拟的结果基本吻合，但是仍有一些经验模型由于其适用范围的局限性很难满足本课题的要求，因此也再次证明了进行工业生长研究时针对实际工业体系的数值模拟的必要性。本课题的模拟结果已经成功的应用于该企业的扩产项目，并成功的指导了该项目的顺利实施。关键词：环流反

4、应器，CFD，环己烷，气含率，循环液速II北京化T大学硕士学位论文NUMERICALSIMULATIoNoFTHEoXIDATIoNCYCLoHEXANAIR-LIFTLooPREACToRABSTRACTAirliftedloopreactorsarewidelyusedinmanyindustryprocessesAlthoughtherearelotsoftheoreticalandexperimentalstudies，theexperientialmodelsaredifferentfromea

5、chother．Becauseoflocalizationsbyair-watersystemandSTP，therearelotsofdifficultiestousethemdirectlyforpracticalindustryprocesses．Therefore，computationalfluiddynamics(CFD)fortheresearchofcharacteristicsindustryparametersiscarriedoutmoreandmorefrequentlyInthi

6、spaper，thecomputationalfluiddynamics(CFD)codeisusedtosimulatethefluidbehaviorsofgasandliquidinanair-liftedinnerloopreactorwiththeEuler-Eulermultiphasemgdel，theeffectofdifferentgasfluxonthegashold—upandliquidvelocityisresearched．CFDcommercialsoftwareCFX5．6

7、／5．7isusedandindustrialcyclohexaneoxidationiscombinedtoobtaintechnicalresult，whichhasachievedthetasktoprovideallimportanttheoreticalbasisonthetechnicalinnovationincyclohexanone111北京化工大学硕1。学位论文plantexpansion．Furthermore，thedetailedflowparametersoffluid，esp

8、eciallysomephenomenaaroundthespargersareobtainedandanalyzedbasedonCFDtheory．Theyaresignificantfordesigningandscale—upoftheair—liftreactor，besidesresearchinganddevelopmentofthenewreactors．Thecomputationalresultsshowt