列管式固定床反应器是化工行业和石化行业中一种非常重要的反应器,对一些强放热反应优势明显。传统的模拟和设计列管式反应器的方法是基于单管实验,假定工业反应器内各反应管的操作条件与单管实验条件相同,也就是说忽视了工业反应器内冷却条件和流动的不均匀性,这个假定会引起很大的误差。邻二甲苯氧化制苯酐是工业生产苯酐的主要工艺,其工业生产主要在列管式固定床反应器内进行。要设计合理的列管式反应器,最重要的就是确定壳程空间的最优解。本文提出了一个关于壳程的二维小池模型,将壳程空间分成若干个二维小池,在所有小池内,冷却剂的流动只有平行于管束和垂直于管束两个分量。分别在弓形折流板和盘环形折流板式反应器内运用此模型,对反应物和冷却剂的关系进行定量描述。本文研究了操作参数和壳程结构对反应器性能的影响。通过研究发现,缩小反应管管径、增大管心距、减小折流板缺口以及减小折流板与管子间隙将会改善反应器壳程的冷却剂分布,从而改善管内外的换热。另外,通过比较弓形折流板式反应器和圆盘-圆环形折流板式反应器我们发现,无论从能耗、热稳定性还是反应器放大来看,后者都明显优于前者。