管壳型固定床二甲醚合成反应器的数学模拟

对管壳型固定床二甲醚合成反应器进行了数学模拟。选取CO、CO2加氢合成甲醇、甲醇脱水生成二甲醚反应为独立反应,CO、CO2和二甲醚为关键组分,建立了管壳型固定床二甲醚合成反应器的一维拟均相数学模型,得到了管内各组分气体浓度和温度分布;讨论了不同操作条件对二甲醚合成的影响。     

管壳型二甲醚合成反应器的二维数学模型

以CO加氢、CO2加氢合成甲醇和甲醇脱水生成二甲醚反应为关键反应,CO、CO2和二甲醚为关键组分,建立了管壳型二甲醚合成反应器的二维数学模型,用二维正交配置法求得催化床内各组分浓度和床层温度随轴向和径向分布,模拟计算了反应器的操作性能。结果表明:操作压力、入塔气量对催化床轴向温度分布有较大影响,反应进口温度对反应影响不大,径向温度差基本在2~4°C,径向浓度差一般不超过0.1%。     

合成气一步法制二甲醚双功能催化剂的内扩散效率因子

对于合成气一步法制二甲醚双功能催化剂,选取CO和CO2加氢反应及甲醇脱水反应为关键反应,建立了以CO、CO2及二甲醚为关键组分的扩散-反应模型。在反应温度220~260℃、压力5 MPa、空速1 000~2 500 h-1的条件下,在内循环无梯度反应器中测定了合成气制二甲醚的宏观反应速率,并得到了关键组分内扩散效率因子。3种关键组分的内扩散效率因子均在0.11~0.64之间,说明内扩散对反应结果影响严重。使用正交配置法求解扩散-反应模型,计算得到的催化剂内扩散效率因子与实验值的相对误差绝对值的平均值在10%以内,说明该模型是适用的。讨论了催化剂内部关键组分的摩尔分数分布情况及温度对内扩散效率因子的影响。     

合成气制备工艺和二甲醚合成工艺的集成

在固定床反应器中,用3种典型的天然气造气工艺制备的合成气制备二甲醚,考察了温度、压力、空速等反应条件对催化剂性能的影响．实验结果表明,由于合成气一步法合成二甲醚是一个体积减小的反应,随着压力的增加,CO转化率增加;随着空速的增加,CO转化率降低;随着温度的升高,CO转化率先增加,达到一定值后,逐渐开始下降．分别用丹麦Topscpe甲醇合成催化剂和国产甲醇合成催化剂制备了DME合成催化剂,对其性能进行比较发现,前者具有较好的低温催化性能．用CH4-Air-H2O-CO2转化工艺制备的合成气,即含氮合成气合成二甲醚在适当增加压力的条件下,可取得较高的CO单程转化率和二甲醚回收率,且天然气的消耗量较少．     

气冷-水冷串联式大型甲醇合成反应器性能模拟

应用CO、CO2加氢合成甲醇反应双速率动力学方程,以甲醇和CO2为关键组分,建立了气冷-水冷串联式大型甲醇合成反应器数学模型.气冷和水冷反应器均采用一维拟均相数学模型.对1.2×106t/a甲醇合成反应器进行了模拟计算,得到了水冷和气冷反应器催化床层中的温度及各组分浓度分布.并讨论了水冷式反应器入口温度、沸腾水温度以及操作压力对反应系统的影响.     

CO2加氢合成二甲醚反应产物的快速分析

采用GDX—101和GDX—401耦合双柱，可有效、快速、方便地分析出CO2加氢合成二甲醚反应产物气中CO、CO2、水、甲醇、二甲醚等。考察了柱温、载气流速等对保留时间和分离度的影响，测定了相对物质的量校正因子，并应用于CO2加氢合成二甲醚催化剂评选，得到了满意的结果。     

三相床中含氮合成气一步法合成二甲醚的工艺条件

研究了在充有惰性液体介质的机械搅拌三相床反应器中含氮合成气一步法合成二甲醚的工艺条件,催化剂是由甲醇合成催化剂与甲醇脱水催化剂均匀混合组成的双功能催化剂,粒度为0.15～0.18mm。在温度220～260°C、压力3～7MPa、空速800～2000mL/(g·h)条件下考察了温度、压力、空速及搅拌转速对CO转化率及二甲醚选择性的影响,结果表明240～260°C、7MPa及1000mL/(g·h)是合成二甲醚较佳的反应条件。实验还考察了催化剂含量及气体组成对反应的影响,结果表明H2/CO高时CO转化率较高。     

CuZnZrAlO催化剂上甲醇蒸汽重整反应动力学

利用常压微型固定床反应器,采用CuZnZrA lO甲醇重整制氢催化剂,考察了503~543K下甲醇停留时间(W/FA0)对CO2和CO转化率的影响,在排除内外扩散影响的条件下,采用甲醇直接重整和甲醇分解平行进行的反应途径,以CO和CO2为关键组分,建立了适合其在甲醇蒸汽重整制氢反应中使用的动力学模型,并利用最小二乘法确定了模型参数.F-检验表明所提出的动力学模型可作为反应器模拟分析和设计的基础.     

甲醇气相脱水制二甲醚自热型与均温型反应器模拟设计

根据甲醇气相脱水制二甲醚反应的特点,提出自热型与均温型两类新型二甲醚反应器;设计了两类反应器的结构、尺寸、操作条件;考察了反应条件变化对操作结果的影响;将这两类反应器与现用的绝热型反应器进行了比较。     

甲醇气相羰基化反应的影响因素研究

采用Ni/AC催化剂,在加压固定床反应器上,考察了反应温度、反应压力、CO分压、CH3I含量、催化剂镍负载量对甲醇气相羰基化反应的影响规律,并且考察了水蒸汽对羰基化反应的影响。结果表明:反应条件对催化剂活性以及产物选择性影响较大。当n(CH3OH)/n(H2O)=3.06时,副产物二甲醚的选择性由不加水的28.4%下降至25.8%,乙酸的选择性由2.5%提高到4.4%,羰基化产物收率增加了1.8%。水蒸汽的引入不仅抑制甲醇脱水产物二甲醚的产生,而且促进了目的产物乙酸的生成。     

二甲醚/甲醇混合燃料HCCI燃烧特性数值模拟

为了研究混合气浓度及燃料掺混对二甲醚/甲醇混合燃料HCCI（homogeneous charge compression ignition）燃烧特性的影响,对不同过量空气系数和二甲醚掺混比下的醇醚混合燃料HCCI燃烧过程进行了模拟计算,分析了缸内温度、压力、压力升高率、放热率和燃料消耗路径随过量空气系数和二甲醚掺混比的变化关系。结果表明,随过量空气系数增大,缸内压力、温度、放热率和压力升高率峰值减小,相位推迟,过量空气系数太大时,CO的进一步氧化反应会受到阻碍,使缸内产生大量的CO残留;随二甲醚掺混比的增大,缸内压力、温度峰值增大,相位提前,压力升高率和放热率峰值减小;二甲醚HCCI燃烧放热率曲线存在3个峰值,第1个峰值出现上止点前曲轴转角30°,为二甲醚低温氧化放热,对应缸内温度为804 K,第2个峰值出现在上止点前曲轴转角15°,对应缸内温度为1 193 K,为甲醛等中间产物氧化生成CO时放热,第3个峰值为CO氧化,生成CO₂时放热,第2和第3个放热率峰值为二甲醚的高温氧化放热阶段,与甲醇掺混燃烧时,二甲醚的低温氧化反应对混合气的燃烧起到了促进作用。     

三相淤浆床甲醇合成反应器的数学模拟

应用三相淤浆床反应器流体力学和甲醇合成基础数据，以ＣＯ、ＣＯ２加氢合成甲醇为独立反应，以ＣＯ、ＣＯ２为关键组分建立三相淤浆床甲醇合成反应器数学模型。通过计算，得到反应组分沿淤浆床高的分布和有关的设计，操作参烽，并分析了反应器的操作适应性。     

在固体碱上用甲醇和CO_2直接合成碳酸二甲酯

探讨了压力、冷却速度、固体碱预处理等因素对于CO2 与甲醇在固体碱上直接合成碳酸二甲酯(DMC)反应的影响 ;微波法所制碱性多孔材料样品在该反应中的活性高于浸渍法所制样品     

标准态下碳酸二甲酯合成体系热力学分析

 用Benson基团贡献法计算了碳酸二甲酯(DMC)的热力学数据标准摩尔生成焓Δ_fH_m^θ、标准摩尔生成吉布斯自由能Δ_fH_m^θ和等压摩尔热容C_p,m;在标准态下,300~1 000 K温度范围内对比了甲醇或二甲醚(DME)氧化羰化合成DMC,甲醇或DME与CO₂直接合成DMC,由合成气合成DMC,DME,甲醛或甲醇这些反应的焓变Δ_fH_m^θ、吉布斯自由能变Δ_fH_m^θ和平衡常数lnK^θ.计算结果表明:在讨论的条件范围内,由DME氧化羰化合成DMC是热力学上可自发进行的反应,但DME和CO₂反应合成DMC与甲醇和CO₂反应合成DMC,均不能自发进行(需要通过耦合等方式来改变反应途径或重构反应体系,该反应才有可能进行).此计算将为合成DMC的反应路线设计以及新催化剂体系的探索提供热力学依据.     

二氧化碳加氢直接合成二甲醚反应体系的热力学

为了有效利用二氧化碳资源,对二氧化碳加氢直接合成二甲醚进行了研究．在对二氧化碳加氢直接合成二甲醚反应体系进行的热力学研究中,用逸度系数校正了压力的效应,模拟计算分析了反应体系达到热力学平衡时各组分的组成及其与温度、压力和H_2与CO_2的比之间的关系．经计算得出,在533 K、3 MPa和H_2与CO_2的体积比为3的反应条件下,当体系达到热力学平衡状态时,CO_2的平衡转化率为26．49％,二甲醚的平衡收率为14．9％．研究结果表明,为获得较高的目标产物二甲醚的收率,可以通过调整反应条件控制CO的生成量,充分发挥催化剂中甲醇脱水组分的作用,及时脱除反应中生成的水,使平衡向有利于二甲醚的方向转移．     

二氧化碳向碳酸二甲酯的选择催化转化

报道了从CO2和甲醇为原料直接合成碳酸二甲酯的研究进展。表明使用有机金属催化剂、耦合反应过程、超临界反应条件、产物的原位分离是实现CO2向碳酸二甲酯选择催化转化的重要方向。     

合成方法对于生物质合成气一步法合成二甲醚催化剂性能的影响

以Cu-ZnO-Fe2O3-ZrO2作为甲醇合成活性组分并以HZSM-5作为甲醇脱水活性组分用3种不同的方法合成了催化剂,对催化剂进行了XRD和BET表征.研究了3种合成方法对于生物质合成气一步法制二甲醚Cu-ZnO-Fe2O3-ZrO2/HZSM-5催化剂催化性能的影响,结果表明,合成方法对于活性组分的分散度有很大的影响,从而进一步影响催化剂对于该反应的催化活性及目标产物的选择性.     

三相淤浆床中合成气直接合成二甲醚双功能混合催化剂的失活研究

用双功能混合催化剂在三相淤浆床反应器中进行合成气直接合成二甲醚,考察双功能混合催化剂在三相床中的稳定性和失活现象。探讨了合成气含水蒸气对合成二甲醚以及合成甲醇的影响。分析了三相淤浆床反应器中直接合成二甲醚催化剂的失活原因,认为反应中生成的水是催化剂活性降低的原因之一。氨的程序升温脱附、X射线衍射、X光电子能谱表征结果证实甲醇合成催化剂中活性组分Cu晶粒的长大及甲醇合成催化剂中Cu元素流失导致双功能催化剂活性降低。