乙烯环氧化反应器拟均相二维数学模型.pdfVIP

石化技术，2013，20(1)：13 研究·开发 PETROCHEMICAL INDUSTRYTECHNOLOGY 乙烯环氧化反应器拟均相二维数学模型 刘宗语，谷彦丽+ (中国石油化工股份有限公司北京化工研究院燕山分院，北京市102500) 摘要：利用YS高活性环氧乙烷银催化剂的乙烯环氧化动力学方程，根据环氧乙烷工业反应器工况及操作 条件进行物料衡算、热量衡算，建立了拟均相二维数学模型，得到了不同的工艺操作条件下反应器催化剂床层中反 应温度及反应组分浓度沿轴、径向的分布数据。对一维、二维拟均相数学模型计算结果进行了比较，并与工业实际数 据对比，结果表明，两种模型计算结果接近，与工业装置数据都基本吻合。二维数学模型由于考虑了径向的温度和浓 度梯度，计算结果更接近工业数据。 关键词： 环氧乙烷 固定床反应器二维数学模型工业数据验证 作为石油化工的重要原料，环氧乙烷(EO)需化反应器的设计提供依据，本工作对乙烯环氧化 求量迅速增长，其生产技术也在不断的发展更新。 反应器拟均相二维数学模型进行了研究。 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院燕山 分院(简称燕山分院)在开发YS高活性环氧乙烷1反应动力学方程 银催化剂的同时，为描述催化剂在工业装置反应 在银催化剂的作用下，乙烯氧化主要发生下 器中化学反应动力学的规律，提供催化剂床层上 列主、副反应，见式(1)～式(3)。 的动力学特性，进行了该催化剂的动力学实验，得 C2H4+1／202一C2H40+105．5kJ／mol (1) 323．0kJ／mol 到动力学方程”1，在此基础上建立了乙烯氧化制EO C2H4+302—，2C02+2H20+1(2) 316．4 固定床反应器拟均相一维数学模型[21。燕山分院已 C2H40+5／202—2C02+2H20+1kJ／mol (3) 多次向银催化剂用户提供所属动力学模型，描述 由式(1)～式(3)可看出，乙烯氧化是强放热反 该催化剂在环氧乙烷／乙二醇(EO／EG)]2业装置中应，副反应的放热量是主反应的10倍以上。YS高 反应器催化剂床层反应特性。 活性环氧乙烷银催化剂运行初期乙烯环氧化反应 拟均相一维数学模型只能求得床层内沿管长 生成EO和二氧化碳反应动力学方程式见式(4)～ 各截面上的平均浓度和温度，即只能描述反应器 式(9)【l】。 催化剂床层中流体流动轴向上温度和浓度的变 ^ 一 、叶7 化，而在反应器径向上则认为相同。一般情况下， I。tI=_1+K等怒际×丽1l户瓠+K2户謦‰ +0斋876． 5俪[EDC(4)1 对于反应热效应不大、反应管径较细，拟均相一维 2一 oJ’(5) +K K2Pg 数学模型可以适用[3】，但对于反应热效应很大的反 R：=而蔫‰×百痂11 1—‰+尸b^1+1．207【EDC】网 应过程，特别是反