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自吸式反应器因无需外加压缩机,具有能耗小等优势,在加氢等工业中应用越来越广泛。近年来通过数值模拟方法研究流体流动和混合特性具有显著的优势,本文采用CFD数值模拟方法对自吸式二硝基甲苯加氢反应釜进行优化研究,为反应器的设计与优化提供重要参考。主要研究内容和结果如下:(1)本文对不同的湍流模型和其他CFD模型参数进行应用,采用模拟结果与实验数据对比的方法来验证它们的准确性。通过对Standard k-ε湍流模型、RNG k-ε湍流模型和Realizable k-ε湍流模型的验证,最后选择了RNG k-ε湍流模型来进行自吸反应釜的湍流计算。通过对气液、固液、液液两相模拟方法的验证,最后确定了两相模拟的适用模型为:稳态计算,使用多重参考系法模拟桨叶区的旋转,压力和速度的耦合采用SIMPLE算法,采用二阶迎风差分格式,两相模型为欧拉模型,两相的曳力模型选用Gidaspow模型。(2)本文对现有的实验反应器进行建模,采用CFD模型对其进行模拟研究,为反应器的优化设计提供依据。主要从自吸桨叶类型、桨叶直径、桨叶距釜底距离,筒体结构,双层桨叶组合和进料位置等方面进行优化,得到反应器优化方案:自吸桨叶应该采用空心桨叶;自吸桨叶直径在(0.23~0.3)T范围内;筒体应该使用椭圆结构釜底;对于双层桨叶,下层桨叶使用PBTU 45桨,桨叶间距L在(1~1.5)D范围内,下层桨叶直径越大对气体自吸越有利但不能大于上层桨叶的直径。通过对反应器内的固液两相和液液两相进行非稳态模拟,确定催化剂和DNT的最佳进料位置:催化剂颗粒的最佳进料位置在液面下方,DNT的最佳进料位置在上层桨叶下方。(3)本文采用几何相似的放大方法以及自吸桨叶端线速度相等的放大准则,将优化后的反应器放大至10 m3。通过CFD建立了包含换热板的反应器模型,模拟了反应器内气液、固液和液液两相的混合性能。模拟结果验证了放大过程的可靠性。