对甲醇合成工艺进行深入研究,了解甲醇合成反应器内部流体流动、反应和换热过程,对于甲醇生成过程的操作优化和甲醇合成反应器的设计改进都有重要意义。本文选取我国某煤制甲醇有限公司的DAVY甲醇合成反应器为研究对象,在收集整理了反应器的模拟研究所需要的大量工业装置数据的基础上,进行CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟。首先,建立甲醇合成反应器二维反应模型。模拟结果显示,反应器整体压力变化不大;反应区域中,沿流体流动方向,温度逐渐升高,并且催化剂上层出现超温现象,验证了该二维反应模型的可用性。其次,建立甲醇合成反应器三维换热模型。模拟结果显示,反应区域中沿流体流动方向,温度逐渐升高,在换热管周围温度降低明显。虽然催化剂上层依然出现超温现象,但与二维模拟结果相比,反应器整体温度明显降低,验证了本三维换热模型的正确性。最后,从换热、反应以及进料方式三个方面分别建立模型。模拟结果显示,换热管采用正三角形排布,其温度分布更均匀,换热效果更好;简化假设的换热管数越多,换热效果越好;CO的转化率随着原料气中氢气摩尔分率的改变,变化非常明显,模拟过程中,需要选择合适的原料气组成;采用两端进料的方式,能在一定程度上起到降低床层温度,防止床层超温的作用。