甲烷氧化偶联制乙烯反应器的数值模拟研究的任务书.docx

甲烷氧化偶联制乙烯反应器的数值模拟研究的任务书
一、研究背景及意义
甲烷氧化偶联制乙烯是一种重要的工业化学反应，具有高度的经济和技术价值。它是利用甲烷和氧气产生二氧化碳和水的气相催化反应，在催化剂的作用下，产生一系列中间体后，进一步进行反应，生成乙烯、丙烯、苯、丁二烯等重要的有机化工产品。
该反应具有反应条件宽、反应产物丰富、反应效率高等优点，对于提高我国的能源结构、促进经济发展具有重要的作用。因此，对于反应器的研究和优化具有重大的意义。
二、研究内容和目标
本次研究的内容为，数值模拟甲烷氧化偶联制乙烯反应器的过程，以探究反应物的流动、传质、化学反应、产物的分布等问题，从而为反应器的设计和优化提供理论依据。具体研究目标如下：
1.建立甲烷氧化偶联制乙烯反应器的数值模型，考虑不同操作条件下的影响因素。
2.模拟反应器内反应物的流动、传质、化学反应、产物的分布等过程，得出反应物浓度、温度、压力以及产品出口的产物浓度等关键参数。
3.通过对比不同条件下产物的产率和选择性，寻找最优操作条件并评估反应器的性能。
三、研究方法和步骤
本研究采用数值方法对甲烷氧化偶联制乙烯反应器进行模拟，具体研究方法和步骤如下：
1.建立数学模型。根据反应器的实际情况，建立保持连续性、物质平衡和能量平衡的数学模型，考虑反应物的充注、搅拌、进料、排放等过程，并考虑反应剂升温、管道湍流、催化剂寿命等因素。
2.数值模拟。将数学模型转化为离散形式，使用数值方法对反应器进行模拟。模拟反应器内的动态物理过程，包括流场、温度场、浓度场和反应场等。
3.参数分析。通过对实验数据和模拟结果的对比，找出影响反应器性能的关键因素，并进行参数分析，来寻找最优的操作条件。
4.反应器性能评估。根据模拟结果和实验数据评估反应器的性能，包括产物的产率和选择性等。比较不同操作条件下反应器的性能，并寻找最佳的操作方案。
四、研究预期成果及意义
1.通过数值模拟，深入了解反应器的反应过程和机理，为反应器的设计及优化提供理论基础和实验依据。
2.发现影响反应器性能的关键因素，为工业实践提供参考，提高反应器的生产效率和稳定性。
3.对于环保及工业安全方面有一定贡献，优化石化工业能源结构，同时减少对环境及人体危害的化学物质的排放。
4.为国内甲烷氧化偶联制乙烯产业的发展提供有力的支持，提高我国的能源结构和经济效益。