列管式固定床反应器的设计方法、装置、产品及介质

本发明涉及填充床反应器设计，尤其涉及一种列管式固定床反应器的设计方法、装置、产品及介质。

背景技术：

1、列管式固定床反应器在化工装置中应用广泛，多用于强放热反应，反应器结构与固定管板换热器相似，管程为反应区，催化剂装填于列管内，壳程空间充满熔盐换热介质，形成反应换热系统，列管式固定床反应器在反应器尺度的恒算必定要建立在反应器内的典型微元—单管的恒算基础上。单管床层中进行着催化反应，又有流体流动、传热、传质等物理传递过程，且这些过程之间有着强烈的相互作用，造成描述单管的失真，进而使反应器整体尺度的计算也不可靠。所以列管式固定床反应器设计计算必须考虑单管流动、传热、传质和反应多过程特性。

2、但是，传统的工程计算方法和模型的建立以及修正参数的取值仍然需实践经验的总结和积累，列管式固定床反应器结构设计、工艺条件及操作方案的可靠性仍待工程实践验证，使得最终得到的技术方案的结构不合理，例如，管程内催化剂分布、传递、反应和换热不均匀，反应热在设计高度上分布不合理，会导致轴向床层的温差过大；如果壳程熔盐的流动和温度不均匀的话，会导致整个反应器轴向、径向的温差过大；如果壳程冷媒和管内反应热不匹配的话，也会整个反应器轴向、径向的温差过大，进而影响列管式固定床反应器设计的可靠性和准确性。

技术实现思路

1、本发明提供了一种列管式固定床反应器的设计方法、装置、产品及介质，以提高列管式固定床反应器设计的可靠性和准确性。

2、根据本发明的一方面，提供了一种列管式固定床反应器的设计方法，所述方法包括：

3、建立与目标生产规划相对应的反应器设计计算模型，并根据所述反应器设计计算模型确定初始反应参数；

4、基于所述初始反应器参数和传递反应守恒方程组建立单管二维模拟的几何和数学模型，根据所述单管二维模拟的几何和数学模型确定单管二维模拟结果，并根据所述单管二维模拟结果确定目标单管设计参数；

5、基于所述目标单管设计参数和所述初始反应器参数建立反应器三维模拟的几何和数学模型，根据所述反应器三维模拟的几何和数学模型确定反应器三维模拟结果，并根据所述反应器三维模拟结果确定目标壳体设计参数；

6、基于所述目标单管设计参数和所述目标壳体设计参数确定与所述目标生产规划相对应的目标反应器设计方案。

7、根据本发明的另一方面，提供了一种列管式固定床反应器的设计装置，所述装置包括：

8、初始参数确定模块，建立与目标生产规划相对应的反应器设计计算模型，并根据所述反应器设计计算模型确定初始反应参数；

9、单管参数确定模块，用于基于所述初始反应器参数和传递反应守恒方程组建立单管二维模拟的几何和数学模型，根据所述单管二维模拟的几何和数学模型确定单管二维模拟结果，并根据所述单管二维模拟结果确定目标单管设计参数；

10、壳体参数确定模块，用于基于所述目标单管设计参数和所述初始反应器参数建立反应器三维模拟的几何和数学模型，根据所述反应器三维模拟的几何和数学模型确定反应器三维模拟结果，并根据所述反应器三维模拟结果确定目标壳体设计参数；

11、目标方案确定模块，用于基于所述目标单管设计参数和所述目标壳体设计参数确定与所述目标生产规划相对应的目标反应器设计方案。

12、根据本发明的另一方面，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序在被处理器执行时实现本发明任一实施例所述的列管式固定床反应器的设计方法。

13、根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的列管式固定床反应器的设计方法。

14、本发明实施例的技术方案，通过建立与目标生产规划相对应的反应器设计计算模型，并根据反应器设计计算模型确定初始反应参数，并基于初始反应器参数和传递反应守恒方程组建立单管二维模拟的几何和数学模型，根据单管二维模拟的几何和数学模型确定单管二维模拟结果，并根据单管二维模拟结果确定目标单管设计参数，进而基于目标单管设计参数和初始反应器参数建立反应器三维模拟的几何和数学模型，根据反应器三维模拟的几何和数学模型确定反应器三维模拟结果，并根据反应器三维模拟结果确定目标壳体设计参数，并根据反应器三维模拟结果确定目标壳体设计参数，最终基于目标单管设计参数和目标壳体设计参数确定与目标生产规划相对应的目标反应器设计方案。基于上述技术方案，可以在列管式固定床反应器的设计过程中充分考虑单管流动、传热、传质和反应多过程特性，多角度多层次地进行列管式固定床反应器的设计与优化计算，进而达到了提升列管式固定床反应器设计的可靠性和准确性的效果。

15、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种列管式固定床反应器的设计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述单管二维模拟的几何和数学模型确定单管二维模拟结果，并根据所述单管二维模拟结果确定目标单管设计参数，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述反应器三维模拟的几何和数学模型确定反应器三维模拟结果，并根据所述反应器三维模拟结果确定目标壳体设计参数，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述反应器设计计算模型确定初始反应参数，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定与各所述待选择反应器设计方案相对应的设计方案评价参数，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述待选择内构件参数和所述规划反应管参数确定与所述当前待选择反应器设计方案相对应的设计方案评价参数，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于所述目标单管设计参数和所述目标壳体设计参数确定与所述目标生产规划相对应的目标反应器设计方案之后，还包括：

8.一种列管式固定床反应器的设计装置，其特征在于，包括：

9.一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现根据权利要求1-7中任一项所述的列管式固定床反应器的设计方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的列管式固定床反应器的设计方法。

技术总结本发明公开了一种列管式固定床反应器的设计方法、装置、产品及介质，该方法包括：建立与目标生产规划相对应的反应器设计计算模型，并根据所述反应器设计计算模型确定初始反应参数；基于初始反应器参数和传递反应守恒方程组建立单管二维模拟的几何和数学模型，根据单管二维模拟的几何和数学模型确定单管二维模拟结果，根据单管二维模拟的几何和数学模型结果确定目标单管设计参数；基于目标单管设计参数和初始反应器参数建立反应器三维模拟的几何和数学模型，并确定反应器三维模拟结果，根据反应器三维模拟结果确定目标壳体设计参数；基于目标单管设计参数和目标壳体设计参数确定目标反应器设计方案。提升了固定床反应器设计的可靠性和准确性。技术研发人员：雍玉梅,莫晗旸,代佳琳,陈文强,李梦慧,杨超受保护的技术使用者：中国科学院过程工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/10/17