大型甲醇合成反应器模拟设计

针对上海焦化总厂年产２０万吨甲醇装置,提出了绝热－管壳复合型甲醇合成反应器。应用ＣＯ、ＣＯ２加氢合成甲醇反应宏观双速率动力学方程,以甲醇和ＣＯ２为关键组分,建立了甲醇合成反应器催化床的二维数学模型,用正交配置法求得催化床内各组分摩尔分数和床层温度随轴向和径向的分布。模拟计算了主要操作参数如沸腾水压力和温度、操作压力,对反应器操作性能的影响,讨论了催化剂使用中后期反应器的生产能力。生产操作数据与模型     

合成气一步法制二甲醚三相床反应器的数学模型

应用实验所得动力学数据，以CO和CO2加氢合成甲醇，甲醇脱水制二甲醚为独立反应，以CO，CO2和DME为关键组分建立三相床淤浆反应器的数学模型，通过计算典型工况下年产3万吨二甲醚反应器，得到了反应器的工艺与设备设计参数，讨论了操作条件对床层颗粒轴向分布，反应器高度，二甲醚反应结果的影响。     

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。     

加压三相淤浆床环氧乙烷合成过程研究：Ⅵ.O2、CO2、C …

在高压搅拌釜中,利用气体的等容吸收原理测定了６０￣２３０℃、０．０５￣１．２ＭＰａ（表压）条件下三相淤浆床环氧乙烷合成过程中的反应及惰性气体组分Ｏ２、Ｃ２Ｈ４、ＣＯ２和Ｎ２在实验所用的二号液相热载体中的溶解度,实验结果表明,Ｏ２、Ｃ２Ｈ４、ＣＯ２和Ｎ２的平衡溶解度都随压力增加而增大,随温度升高而降低。同时回归出各气体的溶解度系数Ｈｉ与温度Ｔ的关联方程。     

三相床甲醇合成过程Ⅱ.C302催化剂甲醇反应本征动力学

研究了Ｃ３０２型铜基催化剂上由ＣＯ、ＣＯ２与Ｈ２合成ＣＨ３ＯＨ的本征反应动力学。为使本征动力学模型能应用于三相床甲醇合成过程,实验所用原料气中ＣＯ浓度较高,范围为ｙｃｏ＝０．０８～０．２６,压力和温度均在合成甲醇工业操作的范围内。选用双速率的Ｌａｎｇｍｕｉｒ－ｈｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ方程来描述系统的本征反应速率,该模型的计算值与实验结果相吻合。     

淤浆鼓泡床反应器中的液沫夹带

利用淤浆鼓泡床反应器(SBCR)二甲醚合成反应的惰性介质石蜡油的蒸气压,在二甲醚合成的操作条件下对N2-石蜡油系统、N2-石蜡油-C301细颗粒催化剂系统的液沫夹带进行了计算;优化了鼓泡淤浆床反应器中影响液沫夹带量的操作因素(气速、压力、温度)和装置因素(分离器特征尺寸)。对比两相操作与三相操作的液沫夹带,认为可将三相床中的夹带作拟两相处理,进一步分析了液沫夹带的机理,结果表明：气泡的破裂和液体能量的增大是影响液沫夹带的主要因素。     

加压三相床环氧乙烷合成过程研究 I.操作条件对选择率的影响

在１８０～２３０°Ｃ、２．１ＭＰａ条件下，于三相鼓泡淤浆床反应器中，采用细颗粒催化剂和某高沸点溶剂作液相热载体对乙烯直接氧化制环氧乙烷（ＥＯ）过程进行了研究。考察了温度、原料气组成、质量空速和固含率对反应后环氧乙烷含量及选择率的影响。     

C302催化剂上甲醇合成反应宏观动力学

在内循环无梯度反应器中测定了低压甲醇合成反应宏观动力学。实验采用５ｍ ｍ ×５ｍ ｍ 圆柱状颗粒催化剂,实验压力５ＭＰａ,反应温度２１５～２６０ °Ｃ。以双曲型动力学方程建立了以各组分逸度表示的ＣＯ、ＣＯ２ 加氢合成甲醇的双速率宏观动力学模型,并用改进高斯－牛顿法根据实验数据获得了动力学模型中的参数。残差分析和统计检验表明,动力学模型是适定的。宏观反应动力学方程成功应用于上海焦化总厂年产２０ 万吨大型甲醇合成反应器的模拟放大。     

活性炭－水－SO_2三相反应动力学及传质特性研究

ＳＯ_２在活性炭淤浆反应器中的催化氧化反应的传质阻力难以消除。当反应器进口中微溶性限制组分氧相对ＳＯ_２大大过量时，通过改变反应物的进口浓度来测小颗粒的反应器体积积分平均的氧化反应速率，可间接验证推断的本征反应动力学；这一过程同时也是气体反应物在活性炭浆液中的化学吸收过程，因此可通过改变活性炭催化剂的淤浆浓度、粒径及反应温度，测得各动力学参数、传质参数及增强因子。     

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%。     

鲁奇甲醇合成塔催化床二维数学模型的正交配置解

以CO加氢和CO_2加氢合成甲醇平行反应为独立反应,甲醇和CO_2为关键组分,建立了鲁奇副产蒸汽管壳型甲醇合成塔催化床的二维数学模型,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。比较了二维正交配置法及差分解法求解结果和所化机时,并讨论了配置点数对计算结果和所化机时的影响。模拟计算表明,配置点数取4的二维正交配置法是较为理想的求解方法。     

三相床甲醇合成过程II.C302催化剂甲醇反应本征动力学

研究了 C30 2型铜基催化剂上由 CO、CO2 与 H2 合成 CH3OH的本征反应动力学。为使本征动力学模型能应用于三相床甲醇合成过程 ,实验所用原料气中 CO浓度较高 ,范围为 y CO=0 .0 8～ 0 .2 6 ,压力和温度均在合成甲醇工业操作的范围内。选用双速率的 Langmuir- Hinshelwood方程来描述系统的本征反应速率 ,该模型的计算值与实验结果相吻合。     

多段原料气冷激型甲醇合成塔的定态模拟——优化设计及优化操作

以CO、CO_2平行加H_2为甲醇合成的关键反应,以CO、CO_2作为关健反应组分,建立了多段原料气冷激型甲醇合成塔催化床的一维拟均相数学模型。应用C301铜基催化剂甲醇合成的宏观动力学方程,采用Powell直接搜索法,给出达到一定产量、反应器体积最小的优化设计;同时也给出在反应器体积一定的情况下,取催化剂不同的寿命因子时,使产量达到最大的优化操作的模拟计算。由此提供了多段原料气冷激型反应器的优化设计和优化操作的方法。     

甲醇合成工艺新进展

介绍了国内外关于甲醇合成反应过程研究进展,包括液相合成过程、流向变化强制周期反应过程、流化床反应过程、膜反应、二氧化碳加氢法、超临界合成反应器、甲烷一步法氧化合成甲醇等技术,简评了各自的优缺点;并指出为了降低我国甲醇装置的生产成本,增强国际竞争力,积极研究甲醇合成的反应过程的重要性。     

甲醇合成工艺新进展

介绍了国内外关于甲醇合成反应过程研究进展,包括液相合成过程、流向变化强制周期反应过程、流化床反应过程、膜反应、二氧化碳加氢法、超临界合成反应器、甲烷一步法氧化合成甲醇等技术,简评了各自的优缺点;并指出为了降低我国甲醇装置的生产成本,增强国际竞争力,积极研究甲醇合成的反应过程的重要性。     

甲醇催化重整制氢反应器的二维模拟及管径的选取

以甲醇裂解和甲醇水蒸气重整制氢作为平行的独立反应,CO、CO2为关键组分,建立了甲醇催化重整制氢反应器的二维数学模型,用正交配置法计算了催化床内各组分浓度及床层温度随径向和轴向的分布。考察了反应管管径变化对反应器性能的影响。在整个床层催化剂装填量及反应操作条件均不变的情况下,反应管管径增加,催化床层的出口温度降低,径向温差加大,氢气的时空产率略有降低,但所需的反应管根数迅速减少。     

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.     

流向变换合成甲醇最低自热浓度的确定

低浓度自热反应是流向变换技术不同于传统操作的一个重要特点。通过在压力2.0MPa,温度220℃,MK101铜基催化剂的条件下,用4种不同浓度的CO-H₂-CO₂合成气进行了流向变换合成甲醇的实验,得出了流向变换自热合成甲醇最低CO摩尔分数为0.05%的结论。     

CO对Cu—Zn—Zr催化剂CO2加氢合成甲醇的影响

用四种ＣＯ含量不同的原料气对Ｃｕ－Ｚｎ－Ｚｒ催化剂进行ＣＯ２加氢合成甲醇的研究．结果表明ＣＯ能抑制催化剂表面产生逆水汽变换反应活性位的ＣＯ２吸附,从而有效地提高ＣＯ２加氢合成甲醇的选择性