电算球形合成甲醇等温催化剂颗粒内的浓度分布和反应速率分布1．忽略外扩散影响

本文探讨了用电子计算机模拟数值计算法研究在Ｃｕ／ＺｎＯ／Ａｌ_２Ｏ_３催化剂颗粒内进行低压合成甲醇反应，温度、压力、催化剂颗粒直径对催化剂颗粒内浓度分布、反应速率分布和内表面利用率的影响；从而给出了采用电子计算机模拟计算气、固非均相催化反应的一种方法。本文采用修正的Ｒ－Ｋ方程作为计算气体Ｐ－Ｖ－Ｔ性质的依据，采用Ｖｉｌｌａ（１９８５、１９８７年）提出的动力学模型作为计算反应速率的依据；为简便计，假设催化剂颗粒内的反应在等温、等压条件下进行，颗粒外扩散阻力可忽略。     

合成甲醇等温催化剂颗粒内各组份的浓度分布和反应速率分布－2考虑外扩散影响

本文探讨了用电子计算机数值计算方法研究在Ｃｕ／Ｚｎ／Ａｌ２Ｏ３催化剂颗粒内进行低压合成甲醇反应［１］时，外扩散对催化剂颗粒内浓度分布，反应速率分布和内表面利用率的影响。本文采用了修正的Ｒ－Ｋ方程［２］作为计算气体Ｐ－Ｖ－Ｔ性质的依据，Ｖｉ－ａａｌ等提出的动力学模型［１］作为计算反应速率的依据，Ｃｏｌｂｕｒｎ类似［１］作为计算传递性质的依据；且假设催化剂颗粒内的反应是等温、等压反应。     

浆态床内颗粒浓度分布的研究

1 前言浆态床内固体颗粒可以是反应物、生成物、固体催化剂或催化剂载体。固体颗粒的大小和浓度分布与其他流体力学因素相互作用,可以改变过程的传质、传热性能,进而影响反应的转化率和选择性。尤其是对强放热催化反应,作为催化剂的固体颗粒,其浓度分布不同,造成了反应器内各处反应速率的差异,从而引起各处不同的温度效应,结果导致反应速率的更大差异。Serpemen 和 Deckwer 对 F—T 合成、CO 甲烷化和丁炔二醇加氢过程中催化剂分布对转化率影响的分析,证明在设计反应器时必须考虑固体颗粒浓度分布。     

丁二烯气相聚合产物分子量分布和粒径分布模型研究

对非均相催化的丁二烯气相聚合,基于聚合物多层模型,考虑催化剂颗粒间活性位初始浓度和粒径分布对聚合物分子量分布和粒径分布的影响,建立了聚合物分子量分布和粒径分布的数学模型。模拟了反应温度、催化剂颗粒间活性位初始浓度和粒径分布等因素的影响,结果表明。随着温度升高,聚合物颗粒平均粒径变小,粒径分布变窄,聚合物分子量变小,分子量分布变宽;催化剂颗粒间的活性组分负载越均匀,聚合物分子量越大,分子量分布和粒径分布越窄;随着催化剂平均粒径变大,聚合物分子量变小,分子量分布变宽,不存在催化剂颗粒粒径分布和聚合物颗粒粒径分布间的复制现象。模型模拟结果与实验结果吻合较好,可用于预测丁二烯气相聚合产物的分子量、分子量分布和粒径分布。     

催化剂活性非均匀分布分析(Ⅱ)无外扩散和Langmuir-Hinshelwood动力学的情形

讨论了在Langmuir-Hinshelwood动力学情况下,单颗粒催化剂中活性非均匀分布对颗粒内传递-反应行为的影响。应用正态函数表述颗粒内的活性非均匀分布,并就活性分布位置和宽度对活性影响以及多解区域内的催化剂颗粒活性等方面进行了深入分析,进一步加深了对颗粒内传递-反应行为的认识,进而为催化剂中的活性分布设计提供导向性建议。     

单颗粒催化剂设计分析(Ⅱ) 基于Dirac活性分布分析方法的数值结果

基于本文(I)报建立的Dirac活性分布分析方法的理论,用计算机求解约化了的单颗粒催化剂中的传递-反应模型,讨论了用Dirac活性分布方法分析单颗粒催化剂中传递和反应的交互作用规律的一般策略.     

催化剂颗粒内浓度分布模拟计算中几种计算方法的比较2．第二类边值问题

本文拟对均匀型催化剂活性组份分布催化剂颗粒（无限片形和球形）内发生零级和一级等温反应时，催化剂颗料内浓度分布的几种模拟计算方法（打靶法、牛顿—高斯法、绷弦法和正支配点法）进行了简单的讨论，并把各种方法的计算结果与解析解进行比较；相应的计算机模拟计算程序已在Ｃｏｍｐａｇ３８６微型计算机上运行通过。     

用于活性组分分布在颗粒表层的催化剂评价的等温积分反应器

设计了颗粒催化剂实验室筛选及考评装置 ,给出了活性组分分布在催化剂外表层的环柱状气相乙烯氧乙酰化合成醋酸乙烯催化剂的考评实例 .通过无梯度反应器研究了该催化剂的宏观反应动力学 ,采用反应 -传热模型对气相乙烯氧乙酰化合成醋酸乙烯多重反应进行了模拟计算 .实验和模拟计算结果吻合 ,表明所采用的装量 30ml微型积分反应器 ,当催化剂与惰性载体的稀释比为 1∶2时 ,可实现床层内等温操作 ,用于筛选活性组分分布在环柱状载体外表层催化剂 ,有良好的可比性     

单颗粒催化剂设计分析(Ⅰ) 基于Dirac活性分布的模型和理论

建立了一种基于Dirac活性分布的分析单颗粒催化剂中传递-反应交互作用的方法,此法可将单颗粒催化剂的稳态模型从微分方程(组)化为代数方程(组),以实现对任意复杂的非线性单颗粒催化反应体系稳态行为的模拟分析.     

气相流化床聚乙烯颗粒粒径分布模型的研究

气相法流化床聚乙烯生产过程中,聚乙烯颗粒粒径分布影响聚合速率、脱挥速率、后处理工序生产成本和最终的聚乙烯物性。为预测流化床中聚乙烯的粒径分布,考察各操作变量和动力学参数对粒径分布的影响,运用了质量衡算的方法,在综合分析聚合过程中聚乙烯颗粒的生长、磨损和扬析等行为的基础上,建立了稳态操作时聚乙烯颗粒粒径分布预测模型。模型计算结果表明,当单一粒径催化剂进料时,随着催化剂粒径或是操作气速的增大,聚乙烯粒径分布向大粒径方向偏移,且分布变宽;相比于操作气速,催化剂粒径作用更为显著。同时发现,床层压力和温度对聚乙烯粒径分布的影响很小。在催化剂粒径有分布的情况下,不同粒径催化剂的质量比不但影响树脂的平均粒径,而且也影响树脂的粒径分布曲线,并在一定的配比下会出现双峰颗粒粒径分布曲线。最后,对某聚乙烯厂家的流化床反应器的聚乙烯颗粒粒径分布进行了模拟计算,计算结果与实验数据基本一致,说明该模型较好反映了气相流化床反应器的反应历程和规律,具有良好的工业应用前景。     

浆液体系中木薯淀粉乙酰化反应均匀性及基团分布特征

以木薯淀粉为原料、乙酸酐为酰化剂，在浆液体系中制备乙酰化淀粉，采用4.3 mol·L^-1 CaCl₂溶液对乙酰化淀粉颗粒进行化学表面糊化处理，获得不同表面糊化程度的剩余淀粉颗粒，通过SEM、XRD表征剩余颗粒的形貌及结晶结构，采用皂化法测定剩余颗粒的乙酰基含量，并利用最小二乘法拟合取代基含量在淀粉颗粒径向上的分布曲线，考察乙酰化反应均匀性和乙酰基分布的影响因素。结果发现：乙酰基团在淀粉颗粒中呈现外高内低的非均匀分布，30%以上的乙酰基分布在对比半径0.9~1.0的外部区域，而在0~0.7比较大的范围内仅占28%左右；反应温度升高、反应时间延长和酰化剂用量增大，乙酰基含量在淀粉颗粒内的分布离散程度减小，有利于乙酰化反应和乙酰基团分布更趋均匀；随着表面糊化程度增大，剩余颗粒均能保持木薯淀粉的形貌和“A”型结晶结构特征，但粒径稍有减小，结晶度整体呈现下降趋势，部分稍有突跃。以上结果说明，结晶结构与非晶结构在木薯淀粉颗粒内交替存在，且各区域结晶区和非晶区比例存在一定差异，适当改变反应条件可改善木薯淀粉颗粒内乙酰化反应和乙酰化基团非均匀分布的状况。     

有效反应区概念在催化课题颗粒级设计中的应用

将有效反应区概念引入催化剂颗粒级设计中，用来分析由于反应与传递交互作用所引起的一类问题－在实际体系中，催化剂颗粒内可能存在有效反应区和死区的情形。数值模拟的结果表明，在许多情况，尤其对扩散控制的体系，催化剂颗粒内存在有效反应区和死区的情形。在这种情况下，采用不同的活性分布形式是避免死区扩大有效反应的一个重要 方法，尤其对放热反应，用适当的活性分布形式制式的催化剂有可能既满足反应器系统对颗粒尺寸的要求，又能得到很好的催化剂效率。     

循环流化床提升管中固体颗粒停留时间的分布

在内径１４０ｍｍ，高１０ｍ的循环流化床提升管中，采用磷光颗粒示踪法对床内固体颗粒的停留时间分布进行了测定。在气速１．５～９．０ｍ／ｓ，固体循环量１０～１４０ｋｇ／ｍ２ｓ的范围内，实验测得的停留时间分布曲线均有明显的双峰分布。这种双峰分布是由于提升管中弥散颗粒和颗粒团共同作用的结果。本文提出的一维两组分扩散叠加模型可较好地描述提升管中固体的混合行为。考察了在实验条件下，操作条件对固体混合行为的影响。发现：气速及固含对颗粒的轴向Ｐｅｃｌｅｔ数影响不大，提升管中颗粒的返混主要是由于颗粒团引起的。将研究结果与近期文献报道的其他研究进行了对比     

Pd-Au分布状态对乙酸乙烯催化剂性能的影响

考察活性组份Pd-Au在载体上呈不同分布状态时对乙烯法乙酸乙烯催化剂动力学参数、反应活性与选择性、活性组份表面形貌以及程序升温还原TPR等方面的影响。通过对不同催化剂的研究发现，表层分布的蛋壳型催化剂其活性组份的表面分散性能更好，主反应活化能低，副反应活化能高，与蛋白型及均匀型催化剂相比，活性与选择性更高。TPR结果表明，非均匀分布催化剂有两个还原峰，而均匀分布催化剂只有一个还原峰。     

气相流化床聚乙烯颗粒粒径分布的定制

基于气相法聚乙烯流化床反应器颗粒粒径分布的预测[1],提出了颗粒粒径分布定制模型.通过模型的优化计算,可得到催化剂粒径及其分布、操作气速、反应温度、乙烯浓度和丁烯浓度等生产操作参数,由此进行生产可获得具有良好流态化特性的聚乙烯颗粒粒径分布,能为生产具有特定粒径分布的聚乙烯颗粒提供理论指导.模型由工业装置的生产数据分析了计算结果的合理性.最后,以三种粒径分布的聚乙烯颗粒为例讨论了模型的可行性.同时,运用粒子群优化算法求解模型的非线性规划问题,算法具有调整参数少、收敛速度快和全局优化等优点.     

超短接触旋流反应器混合腔结构优化试验研究

针对超短接触旋流反应器混合腔内催化剂颗粒径向分布不均匀的现象,提出了一种新型结构的混合腔,在反应器的冷态试验装置上测量了该结构下混合腔内催化剂颗粒浓度场及速度场,并与基准结构进行了对比。试验结果表明:这种新型的优化结构可以有效改善混合腔内催化剂颗粒的径向分布不均匀现象,对边壁存在的催化剂轴向返混现象也有明显改观。     

大型快速流化床内颗粒浓度和速度分布的实验研究

采用压力巡检仪和光纤测量仪,对直径300 mm的快速流化床反应器内气固两相流动特性进行了研究,考察了操作条件对快速床轴、径向催化剂颗粒浓度、颗粒速度、筛分分布等的影响. 结果表明,当操作气速提高到2.0~2.6 m/s,相应的催化剂循环强度在60~160 kg/(m2×s),床层密度可保持在50~650 kg/m3;催化剂颗粒浓度在径向上呈中心低、边壁高的不均匀分布,轴向上各径向位置在颗粒加速区逐渐降低、在充分发展区趋于稳定、随表观气速增大或催化剂循环强度减小而减小,且径向均匀性变好,在r/R<0.7的中心区域趋于一致;颗粒速度在径向上呈中心高、边壁低的抛物线形分布,且随操作气速增大或催化剂循环强度增大而更加明显.     

大型下行式循环流化床反应器颗粒浓度分布研究

采用双光路光纤密度探头研究了内径418mm,高18米大型下行式循环流化床（其中下行床部分长度6．5m)反应器中的颗粒浓度分布，结果表明大直径下行床中颗粒浓度沿径向呈现中心均匀，近壁处存在高浓环形区的分布，这类似于小直径反应器中的结果，随着反应器直径的增加，颗粒浓度分布最大值的径向位置向边壁方向移动，即：当下行床放大时，中心颗粒浓度均匀分布区的面积占整个床层截面积的比例增大，在一种特殊设计的下行床边壁结构中测量了颗粒浓度沿径向的分布，实验结果说明边壁效应对下行床近壁区颗粒浓环的形成起到了重要作用，研究结果将有助于了解下行床反应的放大特性。     

二元颗粒混合物在下行床反应器中局部颗粒速度的分布

采用PV-4A光导纤维测速仪在一高2m、直径30mm的下行床反应器中较系统地测定了FCC催化剂及玻璃珠各自在6个截面8个不同径向位置局部颗粒速度的轴向及径向分布,研究了操作条件及喷口位置对该两种不同物料局部颗粒速度径向分布的影响,进而将FCC催化剂和玻璃珠两种物料分别同时进入下行床反应器中,考察了以不同混合比组成的二元组分混合物的颗粒速度径向双峰分布特点.最后,分别给出了预测FCC催化剂及玻璃珠的量纲1局部颗粒速度经验关联式.实验结果表明：物性不同的粒子其局部颗粒速度径向分布差别较大,二元组分混合物的颗粒速度径向分布较FCC催化剂单一颗粒趋于均匀,且随表观气速增加,颗粒速度分布双峰特性愈为明显,可见在下行床进入细颗粒的同时加入粗颗粒引起了气固流动机制的变化与颗粒速度分布的平滑.     

宽粒度分布的细颗粒沉降

针对浆态床ＦＴ合成中液体蜡与细颗粒催化剂的分离，对与其粒径分布相似的细石英砂与水的体系的沉降分离进行了考察，用超声波浓度仪测定沉降过程中的颗粒浓度。由此得出了沉降过程的浓度场，并从沉降曲线可以看出宽粒度分布的沉降不同于相同或相近粒径的沉降，而且可得出颗粒浓度、悬浮液高度对沉降的影响情况