环己烷无催化氧化反应是一个典型的危险工艺,在工艺过程中尾氧含量超过一定限度就会引发爆炸。本文以某石化厂环己烷生产环己酮过程为研究主体,建立了一个基于实际工艺条件的流体动力学模型。该模型将两相流动与反应耦合,能较好预测工业中环己烷无催化氧化过程的流体力学性能和组分浓度分布,并进行工况分析。与以往模型相比,本文不仅研究流体流动性能,还考虑了反应器中发生的反应。使用流体软件准确地模拟了生产过程,从流体力学角度解释在不同工况下氧气浓度变化的原因,并提出会引发爆炸的两个操作参数限度。可以使企业及时了解其安全生产状况,为事故预防提供参考依据。本文针对环己烷无催化氧化气升式环流反应器建立了一个二维几何模型,两相流动耦合化学反应,并考虑了相间作用力影响。使用流体动力学软件模拟得到的气含率和速度矢量等流体特性与文献中的研究相符。经计算,反应器氧化反应平衡时氧气摩尔浓度为0.0221,与工厂实际值相差4.4%,说明反应模型能较好反映实际环己烷无催化氧化反应的过程。本文考虑了三种异常工况,分别为气体分布器堵塞,进气量变化,垂直液速变化。当气体分布器堵塞时,气含率和垂直液速会影响氧气浓度分布。在总进气量相同的情况下,一管进气时的氧气体积分数为0.0248,比正常进气时的氧气含量高12.22%;三管进气的气含率和循环液速分布与正常工况相差不大,氧气体积分数为0.0229,比正常工况高3.16%。因此将进气管口堵塞纳入过程检测的故障原因分析中。同时可以得到,当进气量为6700Nm~3/h时,氧气体积分数为0.0301,超过氧气爆炸警戒线0.03。进气氧浓度上升为0.27时,尾氧体积分数为0.0296,接近爆炸警戒线0.03。生产过程中,不能使总进气量超过6700Nm~3/h,同时氧气体积分数应在0.27以下。