1、眾所周知，甲醇在工業(yè)上具有廣泛的用途。自其在1923年第一次實現(xiàn)工業(yè)化以來，其制備過程得到了廣泛的關(guān)注和研究。冷激式、漿態(tài)床式、管殼式、管殼絕熱復(fù)合式等一系列的反應(yīng)器相繼誕生，其中以管殼式的反應(yīng)器應(yīng)用最為廣泛，因而得到了最為全面的實驗研究和理論分析，但反應(yīng)器內(nèi)部各物理量連續(xù)的場分布至今沒有文獻(xiàn)報道。本文正是以得到反應(yīng)器內(nèi)部溫度連續(xù)的分布場和反應(yīng)體系各個組分的濃度分布場為目標(biāo)，將計算流體力學(xué)引入甲醇催化反應(yīng)過程中，以直觀形象的圖像展示幫助

2、人們深入理解反應(yīng)過程中的熱量傳遞和質(zhì)量傳遞機(jī)理。
　　計算流體力學(xué)軟件（Computation Fluid Dynamics，CFD）具有系統(tǒng)的傳遞模型方程，并且以具有較高計算效率的有限體積法為主要的離散方法，對傳遞方程進(jìn)行離散，得到各個離散點上的變量值，并用圖像將不同層次的數(shù)值直觀顯示出來，從而形成了所謂的物理量分布場。CFD軟件在航天、船舶和機(jī)械等領(lǐng)域的應(yīng)用較為普遍，其中以FLUENT軟件的功能最為全面，使用最為廣泛，近年來，

3、它作為一種新型的分析工具在化學(xué)工程領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注。
　　本論文以合成氣制甲醇的反應(yīng)過程為背景，以計算流體力學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合甲醇合成體系的反應(yīng)動力學(xué)模型，建立了管殼式固定床甲醇合成反應(yīng)器的二維擬均相和二維溫度非均相穩(wěn)態(tài)模型，借助FLUENT軟件進(jìn)行求解，通過UDF(User Defined Function)添加組分輸運方程源項和能量方程源項，再用后處理軟件對反應(yīng)體系溫度和組分濃度的場分布進(jìn)行顯示。
　　在本文的模擬計算過

4、程中，先對實驗室規(guī)模的固定床反應(yīng)器反應(yīng)管內(nèi)的甲醇合成過程進(jìn)行模擬，用文獻(xiàn)中的研究結(jié)果驗證FLUENT模擬結(jié)果的可靠性。在此基礎(chǔ)上，考慮催化劑床層與外界的換熱，將反應(yīng)器尺寸放大，分別以恒壁溫和恒對流傳熱系數(shù)為熱邊界條件對管殼式甲醇合成固定床反應(yīng)器進(jìn)行模擬，得到了反應(yīng)體系溫度和組分濃度的可視化場分布;考察了原料氣溫度、組成、流率，反應(yīng)管外冷卻介質(zhì)的溫度，以及反應(yīng)體系壓力對反應(yīng)器出口甲醇濃度和反應(yīng)體系溫度的影響規(guī)律，確定了適宜的操作條件范圍。