氨水改性催化环己酮肟Beckmann重排反应的研究

为研究氨水改性对具有MFI结构的Silicalite-1分子筛催化环己酮肟气相Beckmann重排反应性能的影响,选用两种水热合成工艺合成了单斜和正交两种晶系的Silicalite-1分子筛,并用氨水分别对其进行改性处理。通过XRD和IR表征考察了不同合成方法、不同的处理温度、时间等因素对催化剂晶体结构、表面硅羟基的影响。表征结果说明氨水处理时间和温度可能会改变分子筛的晶系、表面硅羟基的强度和种类。改性前后Silicalite-1催化Beckmann重排反应评价的结果说明重排反应的主活性中心是硅羟基窝,但活性中心和MFI结构的晶系没有关系。碱处理能够减弱副反应活性中心末端硅羟基,提高催化剂的稳定性和产物己内酰胺的选择性。     

费-托合成催化剂CNFT-1的工业试验

费-托合成催化剂CNFT-1的工业试验在4 Mt/a煤制油装置的两个系列费-托合成反应器中分两个阶段进行,第一阶段为逐步替换原有催化剂的工业试验,最终置换率超过了95%,结果表明：催化剂CNFT-1性能满足工业生产要求。第二阶段基于工业替换试验数据,采用浆态床费-托合成反应器模拟软件,对采用100%催化剂CNFT-1运行的工艺条件进行优化,指导工业试验。在最优条件,即新鲜气负荷102.34%、催化剂藏量69.3 t、有效新鲜气空速5112 m³/(h.t)、温度273 ℃、压力2.81 MPa、循环比2.4、脱碳比0.156、新鲜气H₂/CO体积比1.66下,CO总转化率为97.4%,CO₂选择性为18.8%,CH₄选择性为2.0%,有效气耗为5630 m³/t。     

网格划分对喷雾造粒塔数值模拟精度的影响

为了研究网格模型简化形式和网格分块策略对模拟精度的影响,对喷雾造粒塔进行了多组网格划分并将数值模拟结果与实验结果进行了对比。结果表明：采用简化的网格模型得到的模拟结果无论是数值大小还是变化趋势与实验结果偏差较大;采用无简化喷嘴网格模型(喷嘴出口网格垂直映射)得到的模拟结果有所改善,而建模时考虑了射流方向和物理耗散的无简化喷嘴网格模型得到的模拟结果效果最佳。因此在网格模型简化后需要对模拟结果进行对比验证,而且不能忽视网格分块策略对模拟精度的影响。     

蛇形微通道内泄漏流特性

微流体系统通常具备极大的比表面积、易于控制等优势,在气-液相传质、传热、反应等方面具有良好的应用前景。本文考察了6个气液相体系在矩形截面蛇形微通道中的气液两相泰勒流流动情况以及气泡和液弹的动态行为,以气泡截面形状的几何模型为基础,得到了微通道中净泄漏流的量化方程。同时发现在较大的操作区间内,蛇形微通道对泄漏流的可控性优于直形微通道。并且详细分析了不同气液相流量、液相物性（表面张力和黏度）和气泡长度对蛇形微通道主通道净泄漏流的具体影响。     

CNFT-1费托合成催化剂长周期运行性能研究

利用催化剂百吨级中试评价装置,对自主开发的费托合成CNFT-1浆态床铁基催化剂进行了工业运行条件下的2 000 h长周期连续运转试验。催化剂百吨级中试评价装置内浆态床反应器总高28 m,直径DN200,配备有催化剂活化系统、费托合成反应系统、蒸汽包取热系统、催化剂在线置换系统、蜡过滤系统、产物分离系统、气体循环和尾气计量系统等。2 000 h长周期连续运转试验期间CNFT-1催化剂活化温度为250～270℃,活化压力为2.5～3.0 MPa,恒温时间24 h;费托合成反应温度260～270℃,反应压力3.0 MPa,催化剂装填量15 kg。2 000 h长周期性能评价结果表明CNFT-1催化剂在置换率为质量分数13%、置换周期为5～7 d的条件下,百吨级中试评价装置稳定运行,催化剂各项性能数据平稳。其中CO总转化率为95%～96%,CO_2选择性20%,CH_4选择性为2.2%～2.4%;C~+_3收率保持在170～180 g/m~3(标准状态),C~+_3时空产率为0.94～1.05 kg/(kg·h)。当量置换周期为5 d时,每千克催化剂产C~+_3数值保持在700 kg左右,置换周期增加为7 d时,每千克催化剂产C~+_3量数值接近1 000 kg。催化剂耐磨性好,重质蜡中铁含量低于25μg/g。长周期稳定运转试验产品中轻质油品主要组分集中于C_6～C_9,重质油主要组分集中于C_(13)～C_(20),重质蜡主要组分集中于C_(25)～C_(42),合成水中含氧化合物主要组分为正构醇。2 000 h长周期连续运转试验结果表明在煤基浆态床费托合成工业装置工艺条件下,CNFT-1催化剂各项性能指标满足工业生产要求值,完全具备工业应用条件。     

气固流化床内费托铁基催化剂的流化特性

为研究费托(Fischer?Tropsch, FT)催化剂在气固流化床内的流动过程，分析了催化剂的主要物性参数，在不同直径流化床内测量了各表观气速下FT催化剂的流动特性，并与广泛应用的流化催化裂化(Fluid Catalytic Cracking, FCC)催化剂的流态化行为进行了对比。结果表明，同为A类颗粒，相较于FCC催化剂，由于FT催化剂的休止角较小(约为FCC催化剂的75%)，其临界流化速度较小、床层膨胀高度和气节高度较小；两种催化剂在流化床内流化过程基本相似，随表观气速增大依次出现膨胀、鼓泡、湍动等流型，但各流型转变时的临界速度差异较大。催化剂物性参数对流化特性影响较大，FT催化剂在各阶段流化过程均相对稳定，有利于催化剂在流化床内均匀分布，其气固接触效果优于FCC催化剂；不同催化剂床层高径比下气节高度变化的转折点与流型存在对应关系，可将气节高度随表观气速的变化关系作为判断湍动流化区内流型临界速度的依据。     

费托合成反应器应用研究进展及展望

费托合成反应是强放热的气液固三相反应,为有效移热及提高目标产物产率,应加强费托合成反应器的研发,系统介绍了工业上几种费托合成反应器的特点、应用规模等,论述了近几年已经或有望进行工业化应用的几种费托合成反应器,如固定床反应器、流化床反应器、浆态床反应器等,并比较了各类反应器的优劣,最后对费托合成反应器的选型和发展提出了建议和展望。固定床反应器技术成熟,产品容易分离,催化剂损失少,但是移热效果较差;浆态床反应器,反应物混合均匀,移热效果好,但产品固液分离较为困难;流化床反应器可以在高温下运行,生产高价值的轻烃产物,但催化剂消耗较大。研究认为,如果目标产品是以分子质量较大的柴油和石蜡为主,建议选择浆态床反应器;如果目标产品是生产烯烃等化学品,建议选择固定流化床反应器。     

统计过程控制方法在费托合成中试运转中的应用

统计过程控制是一种采用统计技术对过程数据进行分析和控制的方法,为了提高费托合成过程关键技术指标的稳定性和过程能力,将这一方法应用到了该过程当中。以产油量100 t/a规模的费托合成中试过程为应用场景,对已经完成的试验过程参数进行控制图分析,发现并消除过程中引起参数异常波动的特殊原因。过程参数达到统计受控状态后,过程的关键技术指标稳定性和过程能力都会提高,消除异常波动后的试验结果也更加准确可信。同时,分析获得的过程参数统计受控范围也可以作为相同条件后续试验过程的参数控制限。该方法的应用对于费托中试过程异常波动的发现、消除和过程稳定性、能力的提高具有一定的指导作用。     

浆液外循环过滤分离费托合成浆态床反应器研究开发

通过对低温浆态床费托合成反应工艺特性和反应器性能要求的分析,为有利于蜡抽出系统的设计和维护、催化剂和反应温度在反应器床层的均匀分布,提出了浆液自行外循环固液分离浆态床反应器设想。通过气速对催化剂颗粒沉降、携带的影响,气体分布器对气含率的影响,浆液自行外循环推动力等因素分析,采用流体动力学、传热模型和宏观费托合成反应动力学模拟计算,确定了浆态床反应器的尺寸,以及进料分布器、内取热列管等内构件结构以及气固分离设备的结构,开发出了应用于低温费托合成外循环浆态反应器。     

多相流反应器流体力学参数测试技术进展

为加深对多相流反应器流体力学行为的认识和指导工业反应器建模及放大,对现代煤化工和石油化工领域广泛应用的多相流反应器流体力学参数的测试技术进展进行了总结。按照侵入性测试技术和非侵入性测试技术的分类方法,对现有的主要测试技术的原理、适用性和局限性进行了阐述和分析,指出了适合工业级反应器流体力学参数测试的相关技术,并展望了多相流反应器流体力学参数测试技术的发展趋势。