C207铜基催化剂常压甲醇分解反应动力学(Ⅰ)本征动力学模型

在直流流动积分反应器中常压下研究了C207催化剂甲醇分解反应本征动力学。实验温度、气体组成与甲醇合成工业条件相接近。以实验測定数据应用改进高斯-牛顿法对动力学模型参数进行估值,获得甲醇分解反应本征动力学方程。     

环己烷液相无催化氧化模拟计算及动力学的修正

1 模拟计算1.1 动力学和流动模型模拟计算中采用陈纪忠等建立的动力学模型,其反应网络为:描述该6种组分的生成或消失速率的动力学方程式在文献[1]中已有详细报道。从冷模研究得到:液相流动为全混流;u_g≥7 cm/s 时气相流况可视作平推流。若从各种流动模型的计算结果看,气相即使作为全混流,计算结果差异也甚小。本文采用液相全混、气相平推的流动模型。     

乙烯淤浆聚合反应器的模型与模拟

建立了乙烯淤浆聚合反应器的多相全混流模型,描述了包括乙烯共聚合反应动力学、气液和液固传质、反应器传热在内的物理化学过程。通过模拟计算分析了聚合过程的控制步骤,得到了反应器生产能力与有关操作变量之间的关系,对某工业反应器的模拟结果表明计算值与生产数据具有很好的一致性。     

低温液相甲醇合成反应动力学模型与参数估计

由低温液相甲醇合成的反应机理出发 ,考虑了均相和多相催化剂的不同作用及不同的吸附方式 ,导出了两步法低温液相甲醇合成的动力学模型 .结合搅拌釜中测得的动力学数据 ,对动力学模型进行了筛选和参数回归 .结果表明氢气为分子吸附 ,反应为双位吸附反应 ,甲醇脱附为反应控制步骤的反应动力学模型能较好地拟合实验数据 .由此得到了低温液相甲醇合成反应动力学模型方程 ,模型满足F检验 ,且参数符合各自的物理意义 .该动力学模型由于是对两步反应综合起来进行动力学分析 ,因而结果可在反应器数学模型中应用     

二氧化碳协助强化对二甲苯氧化的连续过程实验与模拟

利用连续实验装置考察了气相CO₂浓度和反应温度对PX氧化反应的影响,并通过反应器建模对连续实验过程进行了模拟计算。研究结果表明,当气相CO₂浓度介于40%～60%时,CO₂能显著提高反应器出口PX转化率以及主产物收率,并且可以降低液相中主要杂质的含量;温度高于192℃后对反应器出口指标的影响比低温时明显。本文建立的全混流反应器模型能够预测气相CO₂含量以及温度等不同反应条件下氧化反应器出口的PX转化率、主产物收率以及液相主要杂质随停留时间的变化。相关研究结果可为当前工业PX氧化过程效率提高以及节能降耗提供新的思路。     

甲醇气相脱水制二甲醚多段原料气冷激反应器模拟与优化

针对百万吨级二甲醚生产的要求,建立了甲醇气相脱水制二甲醚的反应动力学模型以及多段原料气冷激的固定床反应器模型,并模拟计算得到甲醇制二甲醚过程中反应器浓度与温度的轴向分布.通过改变操作条件对反应器的参数敏感性进行分析,结果发现,甲醇原料气分为三段进入反应器较为合适,入口气量分配比例最好为7∶2∶1,此时反应器最高出口温度略高于360℃,各段出口温度大致相当,分布较合理;冷激气温度并非越低越有利,当二段入口温度低于催化剂起活温度就没有意义了,在入口甲醇原料温度为260℃、冷激气温度为140.0℃时,甲醇总转化率利二甲醚产量达到最大值.     

MIBC脱氢制备MIBK宏观动力学研究

采用共沉淀法制备的铜系CuO/ZnO/Al2O3脱氢催化剂,在常压下进行了甲基异丁基甲醇的气相脱氢制备甲基异丁基酮的反应实验.研究了单管反应器中反应温度和MIBC进料液时空速对脱氢反应的影响,并建立了宏观动力学方程.结果表明在温度为483～513 K,液时空速为1.0～2.0 h-1的条件下,甲基异丁基甲醇脱氢单程转化率最高达到91.11%,甲基异丁基酮的选择性大于99.0%.将实验结果用最小二乘法拟合得到该反应的宏观动力学方程为,其中k = 9.542×107exp(-E / RT),E为58.08 kJ·mol-1.动力学方程的关联线性度和方差分析计算表明,所建立的宏观动力学方程较好地描述了甲基异丁基甲醇的气相脱氢反应.     

浆态床蒽醌加氢反应器模拟

基于浆态床二维轴对称流体力学模型,结合蒽醌加氢反应动力学、物质输送与扩散方程和热量传递模型,构建了浆态床蒽醌加氢反应器数学模型,获得了浆态床内气液固三相流场分布、组分浓度分布、温度分布及停留时间分布等关键信息。模拟结果表明：浆态床内物料呈现中心向上而壁面向下的循环流动特征,流体返混强烈,液体的返混状态接近于全混流,气体返混状态近似为两级等体积全混流;反应物浓度或催化剂含量表现为底部高而顶部低的分布规律,浆态床底部的反应更为强烈,气液传质特性对于蒽醌加氢反应有较大影响;受进料影响,温度分布为底部低而顶部略高,通过夹套换热,全塔温差控制在5 K以内。反应器模型的模拟结果与工业数据符合较好,可应用于工业装置的设计及优化。     

己二腈加氢生产己二胺工业反应过程分析及计算

本文针对辽化己二腈加氢反应器,利用现场和设计数据在对反应器的流体流动参数进行计算的基础上,又在液相为全混流假设下确定了该反应的动力学方程和反应过程阻力,以及在气体为活塞流假设下利用单气泡模型和四阶龙格库塔法在计算机上求解了转化率等重要参数随高的变化关系,使其计算值与设计值和现场值吻合。     

PX氧化反应-结晶-精馏耦合过程模型

PX氧化是一个气液固三相复杂反应过程,反应同时伴随着吸收、蒸发、放热、结晶等多种耦合的物理化学效应,反应器采用反应段(下部)与精馏段(上部)一体化结构.在已有工作基础上,全面考虑了反应、传递、结晶、精馏多种过程之间的耦合作用,建立了氧化反应器的综合数学模型.模型给出了反应动力学、相平衡、流动与传递、结晶动力学等各类模型与参数的计算方法,计算结果与工业现场数据吻合.通过模型模拟考察了各工艺条件对反应器操作性能的影响,提出了工业装置改造和优化的方向与措施.     

对撞流反应器甲醇合成实验研究

液相法甲醇合成由于有惰性液体介质的存在,气液相间传质对反应起到了一定的阻碍作用,对撞流反应器使用喷嘴将催化剂浆料雾化从而强化了气液相间传质。文中在对撞流反应器内对甲醇合成温度、合成气比例、气流量、浆料循环量以及喷嘴个数进行了考察,结果表明,温度控制在230℃左右操作比较适宜,二氧化碳参与反应对甲醇合成较为有利,合成气流量在22.4 L/min以后时空产率几乎不再增加,增加浆料循环量和采用对置式二喷嘴或四喷嘴比单喷嘴时空产率和出口甲醇体积分数都有所增加。由结果可知,利用喷嘴雾化和液体对撞可以显著地增强气液传质从而达到增加液相甲醇合成时空产率的目的。     

合成气制二甲醚三相淤浆床反应器的数学模型研究

A mathematical model for a bubble column slurry reactor is presented for dimethyl ether synthesis from syngas. Methanol synthesis from carbon monoxide and carbon dioxide by hydrogenation and the methanol dehydration are considered as independent reactions, in which methanol, dimethyl ether and carbon dioxide are the key components. In this model, the gas phase is considered to be in plug flow and the liquid phase to be in partly back mixing with axial distribution of solid catalyst. The simulation results show that the axial dispersion of solid catalysts, the operational height of the slurry phase in the bubble column slurry reactor, and the reaction results are influenced by the reaction temperature and pressure, which are the basic data for the scale-up of reactor.     

Study of the Characteristics of Methanol Synthesis in a Recirculation Slurry Reactor – A Novel Three‐Phase Synthesis Reactor

A process feasibility analysis on the liquid phase methanol synthesis (LPMeOH^TM) process was performed in a recirculation slurry reactor (RSR). In the three‐phase RSR system, a fine catalyst is slurried in the paraffin and this catalyst slurry is continuously recirculated through the nozzle from the slurry sector to the entrained sector by a pump. The syngas is fed concurrently with the downward flow of slurry to form the methanol product. A laboratory scale mini‐pilot plant version of a recirculation slurry reactor system was successfully designed and built to carry out process engineering research, and in addition, an identical cold model was built to measure the mass transfer coefficient in the recirculation slurry reactor. The effects of operating conditions, including temperature, pressure, gas flow rate and catalyst slurry recirculation flow rate on the productivity of methanol were studied. This experimental data helps the scale‐up and commercialization of the methanol synthesis process in recirculation slurry reactors.     

液相法甲醇合成过程中机械搅拌反应器的模拟

本文对C301及C302两种不同催化剂条件下机械搅拌反应器内液相法甲醇过程进行了模拟,模拟中节气液之间的传质过程及催化剂气固相本征反应动力学,主要模拟条件：温度483K－528K,压力2．0MPa-6．0MPa,原料气中CO浓度0．06－0．45。模拟结果表明,在C301与C302催化剂条件,隆成总体速率的模拟计算与实测值相吻合,平均偏差分别为7．98％和11．92％,可以认为,气固相本征动力学模型应用于液相甲醇合成过程的工程设计与过程分析是适用和可靠的。     

浆态FT合成反应器的数学模拟

建立了包括失活动力学的浆态ＦＴ合成反应器的多组分反应模型。利用模型对本所模拟进行了计算，模拟结果与实验结果得到了较好的吻合，并利用模型考察了气液界面积、催化剂浓度和表观气速等反应参数及物化参数对反应器性能的影响。     

Application of hydrogen-permselective Pd-based membrane in an industrial single-type methanol reactor in the presence of catalyst deactivation

This work presents application of palladium-based membranes in a conventional single-type methanol reactor. A novel reactor configuration with hydrogen-permselective Pd and Pd–Ag membrane are proposed. In this configuration the reacting synthesis gas is fed to the shell side of reactor while the high pressure product is routed from recycle stream through tubes of the reactor in a co-current mode with reacting gas. The reacting gas is cooled simultaneously with recycle gas in tube and saturated water in outer shell. The permselective palladium layer on inner tube allows hydrogen to penetrate from the tube side to the reaction side. In this work, the results of two types of novel membrane reactors are compared with a conventional methanol synthesis reactor at identical process conditions. Also the effect of key parameters such as membrane thickness, reaction and tube side pressure, ratio of tube side flow rate to reaction side flow rate on performance of reactor are investigated. The steady-state and quasi-steady-state simulations results show that there are favorable profiles of temperature and methanol mole fraction along the reactor in proposed reactor relative to conventional reactor system. Therefore using this novel configuration in industrial single-type methanol reactor improves methanol production rate.     

先进理念是尿素技术创新之本

对传统法尿塔是在全液相状态下进行合成反应的理论观点提出了质疑;从热力学反应过程和尿素合成塔内气液相体积变化过程对传统法尿素合成反应的化工过程进行了论证,得出工业装置尿素合成塔内呈气液两相流物系的尿素合成模型构架;通过对国外多种尿素流程的剖析,认为尿塔以气液两相流的合成过程具有普遍性意义,提出了传统法尿素合成理论有待于完善和更新的观点。     

Liquid phase methanol and dimethyl ether synthesis from syngas

The Liquid Phase Methanol Synthesis (LPMeOH^TM) process has been investigated in our laboratories since 1982The reaction chemistry of liquid phase methanol synthesis over commercial Cu/ZnO/Al₂O₃ catalysts, established for diverse feed gas conditions including H₂-rich, CO-rich, CO₂-rich, and CO-free environments, is predominantly based on the CO₂ hydrogenation reaction and the forward water-gas shift reactionImportant aspects of the liquid phase methanol synthesis investigated in this in-depth study include global kinetic rate expressions, external mass transfer mechanisms and rates, correlation for the overall gas-to-liquid mass transfer rate coefficient, computation of the multicomponent phase equilibrium and prediction of the ultimate and isolated chemical equilibrium compositions, thermal stability analysis of the liquid phase methanol synthesis reactor, investigation of pore diffusion in the methanol catalyst, and elucidation of catalyst deactivation/regenerationThese studies were conducted in a mechanically agitated slurry reactor as well as in a liquid entrained reactorA novel liquid phase process for co-production of dimethyl ether (DME) and methanol has also been developedThe process is based on dual-catalytic synthesis in a single reactor stage, where the methanol synthesis and water gas shift reactions takes place over Cu/ZnO/Al₂O₃ catalysts and the in-situ methanol dehydration reaction takes place over -Al₂O₃ catalystCo-production of DME and methanol can increase the single-stage reactor productivity by as much as 80%. By varying the mass ratios of methanol synthesis catalyst to methanol dehydration catalyst, it is possible to co-produce DME and methanol in any fixed proportion, from 5% DME to 95% DMEAlso, dual catalysts exhibit higher activity, and more importantly these activities are sustained for a longer catalyst on-stream life by alleviating catalyst deactivation.     

转鼓反应器中油酸氧化裂解制备壬二酸的研究

在转鼓反应器中实现了油酸臭氧氧化裂解制备壬二酸的连续化操作。考察了转鼓转速、液体流量、气体流量对转鼓反应器内气液传质反应速率的影响。在双膜理论的基础上,利用恩田公式来计算气相传质系数、液相传质系数,建立了转鼓反应器中两步反应速率模型,并将模型预测值与实验值进行了比较。实验结果表明:在转鼓反应器中,油酸氧化裂解反应速率分别随转鼓转速和液体流量的增大,先增大后趋于平缓;随着气体通量的增加,转鼓反应器内油酸氧化裂解反应速率先增大然后减小;在转鼓转速为1 699 r/min、液体流量为45 mL/min、气体流量为3 L/min时,在转鼓内油酸氧化裂解可获得最大的气液传质反应速率。模型预测值与实验值比较,两者吻合得较好,验证了模型的可靠性。     

低温液相甲醇合成鼓泡浆态反应器数学模拟

建立了经由甲酸甲酯的低温液相甲醇合成鼓泡浆态反应器的数学模型 ,模拟了实验室鼓泡浆态反应器的行为 ,并利用模型考察了工艺参数如表观气速、催化剂浓度对反应的影响 ,对改进和提高低温液相浆态床反应器甲醇合成提供了信息 ,以便对开发低温甲醇合成工艺提供参考和指导