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现如今，利用生物质原料生产乙醇并且进一步脱水制备乙烯的生物乙烯路线成为了研究生物质能源的热点。中石化四川维尼纶厂在2006年新建成了年产6000吨乙烯的等温固定床装置。随着装置的运行，发现其温度精确控制难，径向温差大。乙醇的转化率跟乙烯的选择性都不高。另外，该熔盐加热方式为静态加热，能耗非常大，吨乙烯耗电1200 kwh，蒸汽2.4吨。本论文主要为了解决中石化四川维尼纶厂生产遇到的反应器温度控制差，乙醇转化率和乙烯选择性不能够达到设计要求，以及能耗大等问题，通过中试与CFD模拟相结合的方法研究了静态熔盐加热和动态熔盐加热的方式下的温度场分布及对催化反应的影响，最终设计出以高效等温列管式反应器为核心的乙醇脱水工艺。 本文首先研究了静态熔盐加热的方式下，固定床反应器的温度场分布情况。通过实验与CFD模拟相结合的方式，可以看出未进料的状态下，反应器的温度场的分布不够均匀，反应管中段轴向温差较小，而两端与中间区域的温差较大。高度为0.1m处的温度与0.6m处的温差可达到40℃左右，远远低于熔盐的温度。而径向温度呈现出从管中心处到管壁温度上升的趋势，两端的温差较大，达到了1-3℃。通入乙醇后，温差超过了100℃。模拟得到该条件下的乙醇转化率和乙烯选择性都不高。当空速为1h-1，熔盐温度为390℃时，乙醇的转化率为94.81％，乙烯的选择性为90.09％。 之后，本文对动态熔盐循环加热的方式进行研究。在动态加热的方式下，温度场的分布非常均匀，未进料的状态下温差在2℃以内。通过实验与模拟相结合的方式，得到了反应条件与催化性能之间的关系。最终考虑实际生产能耗等问题，选择最佳的反应条件为反应温度370℃，进料空速为0.87h-1。该条件下，实验所得的乙醇转化率为97.84％，乙烯的选择性为92.61％。而通过CFD模拟所得的该条件下反应的转化率和乙烯选择性分别为99.02％和94.96％。 最后，以中试及模拟所得到的最优化反应条件:反应温度为370℃，进料空速0.87h-1为设计依据。根据四川维尼纶厂的现有数据进行熔盐加热装置的改造设计。由于熔盐本身的物理特性，设计的关键点在于增大反应器与熔盐炉之间的势能差，从而使熔盐结束循环后全部流回熔盐炉中。先进行相关的设计计算，根据进料量和反应量计算出所需热量。随后根据物料衡算、热量衡算对熔盐系统进行参数计算。最后确定物料流程图和工艺流程图，根据设计计算进行设备及管道的选型。再根据工艺流程和设备的选型，按照规范要求进设备布置。