众所周知,甲醇在工业上具有广泛的用途。自其在1923年第一次实现工业化以来,其制备过程得到了广泛的关注和研究。冷激式、浆态床式、管壳式、管壳绝热复合式等-系列的反应器相继诞生,其中以管壳式的反应器应用最为广泛,因而得到了最为全面的实验研究和理论分析,但反应器内部各物理量连续的场分布至今没有文献报道。本文正是以得到反应器内部温度连续的分布场和反应体系各个组分的浓度分布场为目标,将计算流体力学引入甲醇催化反应过程中,以直观形象的图像展示帮助人们深入理解反应过程中的热量传递和质量传递机理。计算流体力学软件(Computation Fluid Dynamics, CFD)具有系统的传递模型方程,并且以具有较高计算效率的有限体积法为主要的离散方法,对传递方程进行离散,得到各个离散点上的变量值,并用图像将不同层次的数值直观显示出来,从而形成了所谓的物理量分布场。CFD软件在航天、船舶和机械等领域的应用较为普遍,其中以FLUENT软件的功能最为全面,使用最为广泛,近年来,它作为一种新型的分析工具在化学工程领域受到了广泛的关注。本论文以合成气制甲醇的反应过程为背景,以计算流体力学为基础,结合甲醇合成体系的反应动力学模型,建立了管壳式固定床甲醇合成反应器的二维拟均相和二维温度非均相稳态模型,借助FLUENT软件进行求解,通过UDF (User Defined Function)添加组分输运方程源项和能量方程源项,再用后处理软件对反应体系温度和组分浓度的场分布进行显示。在本文的模拟计算过程中,先对实验室规模的固定床反应器反应管内的甲醇合成过程进行模拟,用文献中的研究结果验证FLUENT模拟结果的可靠性。在此基础上,考虑催化剂床层与外界的换热,将反应器尺寸放大,分别以恒壁温和恒对流传热系数为热边界条件对管壳式甲醇合成固定床反应器进行模拟,得到了反应体系温度和组分浓度的可视化场分布；考察了原料气温度、组成、流率,反应管外冷却介质的温度,以及反应体系压力对反应器出口甲醇浓度和反应体系温度的影响规律,确定了适宜的操作条件范围。本研究结果可以为更好的理解甲醇合成过程的传热规律和反应现象提供理论依据。