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《大连理工大学》 2012年
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S系统在化工中的应用研究

罗明宝  
【摘要】:将基本的微分方程改写成标准的S系统(synergistic and saturable system)形式,然后采用变阶变步长的泰勒级数法对统一的S系统规范形式进行求解。这种变阶变步长的泰勒级数法又叫协同系统的评价模拟法,即ESSYNS (Evaluation and Simulation of Synergistic System),这种方法具有适用性广泛、误差预见性好、精度高、效率高以及稳健性强等特点。 建立固定床反应器中氧化邻二甲苯制取苯酐的模型,对模型方程进行了S系统化,并对其用ESSYNS法进行了求解,得到了不同操作压力和进料温度下轴向温度分布和苯酐及二氧化碳的收率分布曲线。把计算结果同龙格库塔法的计算结果做了比较,两者符合较好。分析发现在进料温度达到638K时,热点温度变的相当高。在此附近进料温度升高一度则热点温度会升高几十度。操作压力对热点温度的影响也非常敏感,操作压力升高1KPa热点温度也会升高几十度。苯酐及二氧化碳的收率都随着进料温度和压强的升高而升高。精确求解不同进料温度和操作压强下的热点温度对工程实际操作中催化剂的保护和设备维护有着十分重要的指导意义。 把直管反应器中三甲基萘脱烷基反应的反应模型进行了S系统改写并求解,得到了三甲基萘的转化率及二甲基萘、一甲基萘和萘的收率随时间的变化曲线。改变操作压力得到了压力对转化率和收率的影响曲线。发现三甲基萘的转化率随着压力的增大而增大,这是因为压力增大使得浓度增大,反应速率增大,反应向正方向移动所致。对本反应充分反应后的产物组成做了理论推导分析,把计算的积分延长到20万秒,通过对比发现模型的计算结果同理论结果吻合良好。 对鼓泡塔反应器中乙烯制取乙醛的传质模型进行了S系统的改写,分析得到了S系统参数矩阵。S系统的稳定性和泰勒级数法的高精度能更好的计算PH和催化剂浓度这些敏感变量对乙烯转化率的影响。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TQ015

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