甲烷水蒸汽转化反应的动力学与机理

使用CD—1型无梯度反应器(反应条件:645—794℃,30公斤/厘米~2,水气比3:1—5:1).测定了CN—7转化催化剂(负载于Al_2O_3的镍催化剂上).甲烷蒸汽转化动力学,提出了在高温中压下镍催化剂上的反应机理,主要包括甲烷的解离吸附(速度控制步骤),水的解离吸附,以及新生产物的中间反应.由此导出的动力学方程与实验数据符合.     

渣油加氢微膨胀床反应器中的气液流动状态及床层膨胀率

在常温常压下用模拟渣油和模拟氢气近似模拟了微膨胀床渣油加氢处理反应器内的气液流动状态,考察了催化剂粒径和堆密度、虚拟气液流速以及催化剂装填高度对催化剂床层膨胀率的影响。实验结果表明:大粒径、低堆密度的催化剂床层膨胀率较高;虚拟气速与床层膨胀率关系曲线上存在拐点,拐点值随催化剂装填高度增加而增大;虚拟液体流速对催化剂床层膨胀率影响较小;在工业操作条件下,微膨胀床渣油加氢处理反应器的催化剂床层膨胀率小于10%;催化剂装填高度对床层膨胀率有明显的影响,催化剂装填量较大时,需要采用较高的气油比才能保证催化剂床层处于微膨胀状态。     

钙钛矿型复合氧化物催化剂La_(0.4)Sr_(0.6)Mn_(0.6)Co_(0.4)0_3上CO氧化动力学

常压下,采用内循环无梯度反应器在160～200℃温度范围内考察了钙钛矿型复合氧化物催化剂 Lao_(0.4)Sr_(0.6)Mn_(0.6)Co_(0.4)O_3上一氧化碳氧化动力学.实验数据经多元线性加权最小二乘法拟合.其结果为一氧化碳氧化速率对 CO 和氧分压分别呈0.49级和0.48级的动力学行为.反应的表观活化能为64.0 kJ/mol.并根据动力学行为讨论了该催化剂上 CO 氧化的可能机理.     

径向流反应器随机填充催化床层的数值模拟

应用颗粒离散元法建立径向流反应器内球形颗粒随机堆积环形催化剂床层模型,采用颗粒流程序-计算流体动力学(PFC-CFD)耦合求解法得到床层内流体流动压力场、速度场分布规律,研究当边界条件相同、颗粒粒径分别为12、 14、 16、 20、 28 mm时,随机堆积床层内场分布的变化规律。结果表明:随着催化剂颗粒粒径的减小,床层阻力增大,床层速度、压力的变化梯度也增大,但流体沿轴向分布较均匀;粒径12 mm的催化床层径向流反应器内部轴流分布最均匀。     

微膨胀床反应器压降及轴向扩散特性研究

以多孔的球、齿球和三叶草形催化剂为填充颗粒,考察了微膨胀床反应器的床层压降及液相总的和局部的轴向扩散特性。结果表明,3种催化剂床层压降都随表观液速的增大而增大,随表观气速的增大而减小;球形催化剂的床层压降最大,三叶草形催化剂的床层压降最小。通过示踪-响应法测定示踪剂在微膨胀床反应器中的停留时间分布,求取了床层总的和局部的彼克列数Pe。结果表明,3种催化剂总的彼克列数都随表观液速的增大而增大,随表观气速的增大而减小;局部的彼克列数随着催化剂床层轴向高度的增加而减小。3种催化剂床层的总的彼克列数大小依次为:球形最大,齿球形次之,三叶草形最小。     

活性铝土石研制一氧化碳耐硫变换催化剂

选用水铝氧型铝土矿，经250℃水合、550℃热转相，使矿石中含有的水铝氧转化成γ、λ、η等活性相，比表面由原来的3—5m^2／g升至125m^2／g．以其作载体，与Co、Mo、K等活性组分草酸络合物水溶液组成的共浸渍掖，进行共浸渍，制成一氧化碳耐硫变换催化剂．符合“清洁生产”和“绿色环保催化剂”的要求．其机械强度高达90(N／粒)．在温度250℃，φ(汽)／φ(气)＝0．5，空速为2500h^-1时，测得催化剂样品活性(一氧化碳转化率％)达88％左右．并工业小试生产制备了5m^3矿制CO耐硫变换催化剂，在15000t／a的小型合成氨厂工业化使用，使用14个月以来，催化剂床层热点温度维持在230—240℃之间，催化剂出口的φ(CO)＜1．5％，操作稳定，碳氨日产量均达230—250t．     

强制内循环浆态床反应器内流体的流动特性

为了探索用于煤直接液化工艺的强制内循环浆态床反应器内部煤浆的流动状态,采用"煤粉-水-空气"系统,研究了非反应状态下煤粉颗粒的分布、煤浆流速分布和床层压力脉动分布的规律。结果表明:在冷模反应器直径为200 mm、空气的空塔流速为3.9~5.3 cm/s、煤浆的空塔流速为4.5~12.5 cm/s的操作范围内,强制内循环反应器内空间各点的煤粉颗粒分布均匀,其质量分数与进料中煤粉质量分数相一致,没有发生煤粉颗粒的沉积现象;相对于鼓泡床反应器,强制内循环浆态床反应器内煤粉的径向流速更均匀,能够减少或避免大密度固体颗粒在反应器内的沉积现象;强制内循环浆态床反应器内部构件影响流体的流动状态,分布盘的上侧和循环杯的下侧都存在着较强的煤浆湍动和返混现象。     

Ni-Cu-Mn-K/Al2O3高温变换催化剂工艺参数和宏观动力学研究

对采用二步浸渍法制备的以γ-Al2O3为载体的多元体高温水煤气变换催化剂,考察了在该催化剂作用下工艺参数对变换反应的影响.工艺研究结果表明:提高汽/气比有利于催化反应的进行,较佳的操作汽/气比为0.8-1.5;空速对催化反应下降影响不明显,具有较好的操作弹性;在实验条件下,其最佳操作温度为400℃左右.采用内循环无梯度反应器研究了其宏观反应动力学,建立了该催化剂的幂函数型宏观动力学方程,采用非线性最小二乘法进行参数估值.由实验数据获得模型中的参数,适应性检验表明回归的宏观动力学方程是适定的.     

铷-铯-钒系催化剂上二氧化硫氧化反应本征动力学

提出SO2 在铷 铯 钒系催化剂上的氧化反应机理为三步催化反应 ,推导出动力学机理模型 .采用内循环无梯度反应器测定了氧化反应本征动力学数据 ,并分低温区 (380～ 42 0℃ )、高温区 (45 0～ 5 2 0℃ )和全温区 (380～5 2 0℃ )利用Powell法对动力学模型进行了参数估值 .方差分析表明 ,在显著性水平 0 .0 1下 ,三步催化机理模型对380～ 42 0℃的低温区动力学数据拟合最好 ,标准偏差为 0 .1 2 6 .     

Ni催化剂上CO甲烷化动力学的研究

采用内循环无梯度反应器,在稳态条件下,对国产J105型甲烷化催化剂进行反应动力学的研究。结果表明:建立在CO氢化解离机理基础之上的动力学模型能准确地关联它们的实验数据。     

YS-7型银催化剂上乙烯环氧化宏观动力学

采用磁力搅拌内循环无梯度反应器,在2 MPa、190~250℃和气体组成(摩尔分率)C2H414%~31%,O23%~8%,CO23%~10%(余为N2)及抑制剂二氯乙烷(EDC)0.1×10-6~0.5×10-6条件下,对国产YS-7型银催化剂上乙烯环氧化合成环氧乙烷的宏观动力学特性进行了系统的实验研究.以Levenberg-Marquardt复合法对动力学实验数据进行非线性参数估值,建立了YS-7催化剂的双曲型宏观动力学模型.统计检验结果表明,所建模型良好地吻合了实验结果,是适宜和可信的.     

氧热法电石生产复合床反应器预热区的设计计算

针对氧热法电石生产工艺中复合床反应器预热区高温CO和原料层进行热交换的体系,建立了计及原料颗粒内热阻的移动床气固两相换热模型。重点考察了反应器预热区气固两相温度的分布,计算了不同原料粒径和不同预热区直径条件下,达到反应器换热要求所需要的换热高度,并得到了气固两相温度分布的解析解。结果表明:(1)颗粒粒径较大时(ε的值小于3.3),颗粒内热阻成为气固两相换热过程的控制步骤,综合考虑床层透气性和床层压降等制约条件,在可选范围之内应优先选用直径为1 cm的原料;(2)移动床气固换热过程主要受控于ε、β和γ这3个无因次参量,并且主要受控于ε;(3)气固两相温度分布的解析解,能为此类颗粒移动床换热过程提供初步设计依据。     

FBD变换催化剂反应动力学 II.宏观动力学研究

采用内循环无梯度反应器 ,对 FBD变换催化剂进行了宏观动力学研究。实验采用 9.1 mm× 7.7mm圆柱状工业粒度催化剂 ,反应温度 3 0 0～ 460°C,压力 0 .8～ 2 .9MPa。建立了幂函数型宏观动力学模型 ,采用改进的高斯 -牛顿法 ,由实验数据获得了模型中的参数。统计检验表明动力学模型是适合的     

流化床烟气脱汞气固两相流动的可视化研究与数值模拟

为了探究流化床烟气脱汞反应器内气固两相的流动过程,通过可视化显形实验对不同主流化风速、床层物料高度、颗粒粒径和活性炭喷口速度下反应器内气固流动的行为和特征进行了研究.通过计算流体动力学方法对气固两相流动过程进行了数值模拟,并与实验进行比较.结果表明,数值模拟具有流动模拟的可靠性.主流化风速增加或颗粒粒径减小,均会加剧气固两相流动的剧烈程度,活性炭喷口气流会造成气固两相的局部湍动,但床层物料高度由于受到壁面与颗粒的摩擦力和内部气泡大小的综合作用,对气固流动行为的影响不显著.     

应用内循环无梯度反应器测试S101型钒催化剂活性的研究

本文提出了用无梯度反应器测试固体催化剂活性的原理和方法,测试了S101型钒催化剂的活性数据,沟通了新老方法的关系,并预测中试反应器的效能。     

内置蜂窝陶瓷的气升式内循环生物反应器I.水力学特征及其影响因素

在鼓泡塔式(BC)和气升式内循环(IAL)生物反应器的基础上，于内循环导流管中间安装了蜂窝陶瓷载体，构成了带有蜂窝陶瓷载体的气升式内循环(IAL—CHS)生物反应器。用示踪技术测定了流体在BC、IAL和IAL—CHS反应器内的停留时间分布，并用组合模型建立了描述反应器中流体停留时间分布的数学模型。比较研究了这3种形式的生物反应器的水力学特性，探讨了曝气量对停留时间分布的影响。结果表明，相同条件下，相比BC和IAL，IAL—CHS生物反应器提高了反应器内完全混合区的比例，减少了流体走旁路的比例。曝气量越大，完全混合区越大，而流体走旁路的比例越小。     

正庚烷在RKNR催化剂上的水蒸汽转化反应的动力学研究

本实验用外循环法,无梯度反应器研究正庚烷在丹麦Topsoe—RKNR,轻油水蒸汽转化催化剂上的转化制氢反应速度。水蒸汽和正庚烷在压力为1atm,温度在450—550℃范围内制氢反应速度方程为,制氢反应的活化能为16千卡/克分子。初步认为正庚烷水蒸汽在Ni活性表面上为两个中心的表面反应。转化气体的组成接近于甲烷水蒸汽反应和水煤气变换反应的组成。反应的初期产物是一氧化碳。     

金属锌改性HZSM-5催化的固定床反应器中甲醇芳构化工艺条件优化研究

通过等体积浸渍法制备了Zn改性的HZSM-5催化剂,并在连续流动固定床反应器上研究了Zn-HZSM-5催化剂的甲醇芳构化性能。结合X射线衍射(XRD)、吡啶吸附傅立叶变换红外光谱(Py-IR)、N2吸附-脱附方法对金属锌改性HZSM-5催化剂进行了表征。考察了Zn负载量和操作条件对甲醇芳构化反应的影响,并针对甲醇芳构化反应过程中强放热导致催化剂床层温升过高而使催化剂结焦失活的现象,探讨了催化剂床层温度控制的影响因素。研究结果表明,锌改性HZSM-5的最佳负载量(质量分数)区间为2%~3%;2.5%Zn-HZSM-5催化的固定床反应器中甲醇芳构化的最优工艺条件为常压,400~430℃,甲醇质量空速小于2 h-1;降低甲醇水溶液中甲醇物质的量比、加大气相空速中氮气分压均能降低催化剂床层的温升。     

新型环柱状催化剂气相法合成醋酸乙烯宏观反应动力学

采用内循环无梯度反应器,在工业气相法合成醋酸乙烯操作条件下研究了工业颗粒新型环柱状催化剂上乙烯氧乙酰化合成醋酸乙烯的宏观动力学。获得了可供实用的宏观动力学方程,为工业反应器的优化设计和操作提供了可靠的依据。     

碱金属碳酸盐在煤气化中的催化作用 (三)、在煤同水蒸汽反应中的活性和选择性

在晋城无烟煤同水蒸汽进行煤气化反应中,研究了七种不同催化剂的催化作用。这些催化剂是碱金属碳酸盐及其同Ca,Fe,Ce等氧化物组成的复合物。根据固定碳气化速度:Na-合-Ⅱ型催化剂最为有效,在700℃时分别超过碳酸钾1.3倍和碳酸钠1.4倍左右。试验在小型固定床反应器中、常压、550～750℃下进行。由催化气化制备的煤气包含大约65% H_2,30%CO_2,4%CO和小于1% CH_4。富氢还原气适于作为合成氨、合成甲醇的原料气,也可用于煤液化和冶金工业。