近些年来,伴随着工业化进程的迅猛发展,环境污染问题也越来越明显,尤其是大气环境遭受了严重的污染。而大气污染物的主要组分就是挥发性有机化合物。VOCs无论对环境还是对人体健康均会产生很大危害,不但能形成光化学烟雾而且还是导致温室效应、平流层臭氧损耗和细颗粒物PM2.5等二次大气污染物生成的主要物质之一。甲苯是一种典型的VOCs,也是工业生产中常见的有机化工的原材料,作为溶剂广泛用于涂料、染料等行业,通常以较低浓度大范围的排放。目前为止,人们研究大量的方法用来去除甲苯,其中,催化燃烧法被认为是去除甲苯的最有效手段之一。催化燃烧法与热力燃烧相比,无需连续施加大量外加热源便能使甲苯充分燃烧,且不产生二次污染。本课题拟在甲苯催化燃烧的理论知识的研究基础上,依据Mars-van Krevelen动力学模型,按照Ordanez进行的甲苯催化燃烧实验条件进行模拟,避免了繁琐、重复以及长周期的大批量测试。所选用的模拟软件COMSOL Multiphysics是一款拥有强大多物理场耦合分析能力的大型有限元分析软件,具有计算高效、性能稳定等优点,因此可以保证数值仿真的精确性和可信度。利用COMSOL软件对低浓度甲苯分别在流通式反应器和壁流式反应器中的催化燃烧过程进行数值模拟研究,依据贵金属Pt催化燃烧甲苯反应动力学方程,建立了考虑质量守恒、动量守恒、能量守恒的多物理场耦合二维数值仿真模型,并验证了本研究模型的正确性。结果表明:壁流式反应器处理甲苯性能优于流通式反应器;足够高的初始温度能使甲苯完全燃烧,当初始温度达到523K时,便可以完全消除甲苯;孔道宽度越小,甲苯反应的越充分,但过小的孔道不适用于实际工况;入口流速越低,甲苯的转化率越高,但过低的入口流速会阻碍反应温度上升;随着甲苯初始浓度升高,反应温度及甲苯转化率也越高。本研究对于揭示甲苯催化燃烧过程中多物理场耦合作用机制,实现甲苯的高效去除具有重要的指导意义。