苯和长链烯烃烷基化反应动力学模拟

在固定床反应器中,采用3种不同粒度的固体酸催化剂,在300℃、8.0 MPa的超临界条件下进行了长链烯烃与苯的烷基化反应实验;建立了包括烷基化反应速率常数、烷基苯脱附速率常数和催化剂失活速率常数3个参数的烷基化反应动力学模型,采用实验数据对模型参数进行估值。对模型的F检验结果表明,建立的烷基化反应动力学模型可靠;不同重时空速和反应时间下的烷基化反应烯烃转化率实验值与计算值基本吻合,表明所建立的烷基化反应动力学模型计算精度高,可较好地模拟固体酸催化的多相烷基化反应过程。     

固体酸催化剂上苯与长链烯烃烷基化反应动力学研究

根据苯与长链烯烃烷基化反应动力学方程,笔者利用在负载杂多酸中孔分子筛催化剂上液-固相反应的实验数据进行参数估值,确定了反应速率常数、扩散系数、反应活化能和扩散活化能参数,建立了考虑内扩散影响的苯与长链烯烃烷基化反应动力学模型.结果表明,所建动力学模型具有较高的计算精度,符合苯与长链烯烃烷基化反应规律.     

长链烷烃脱氢制单烯烃动力学模型

根据长链烷烃催化脱氢反应机理,采用某新型国产长链烷烃脱氢催化剂,建立了工业反应条件下的直链烷烃脱氢制单烯烃表观反应动力学模型和催化剂失活模型。以在轴向连续流动固定床微型反应器中C₁₀~C₁₃直链烷烃脱氢反应的实验数据为基础,采用多元函数包维尔(Powell)法优化计算了反应速率常数、失活速率常数、失活级数与活化能,实验值与计算值拟合效果良好。动力学模型参数分析表明了所建模型动力学与热力学的合理性。     

近临界条件下苯与直链烯烃烷基化反应动力学研究

采用固定床反应装置进行近临界条件下的AlPO_4-5分子筛催化剂上苯与直链烯烃烷基化反应。利用反应实验数据进行反应动力学模拟研究,确定了表观反应速率常数(k_V~(app))和外扩散传质模型参数。实验结果表明,k_V~(app)在较低温度下随着反应压力增大先减小后增大,而在较高温度下呈现减小趋势。通过分子团簇分析,这种压力影响是压力对总反应活化能和内扩散系数影响的综合结果。基于总反应活化能与反应压力的线性关系,确定了表观活化能和活化体积。建立了表观反应速率常数频率因子、外扩散传质模型参数与反应条件的数学关系式。模型预测结果显示,烯烃转化率随着空塔流速增大;在消除外扩散影响情况下,在温度578～588 K、压力3.0～4.0 MPa、WHSV=0.5 h~(-1)的条件下,烯烃转化率接近100%。     

苯与长链烯烃烷基化固体酸催化剂失活动力学研究

将催化剂活性和扩散系数与进料时间进行关联,建立了考虑内扩散和结焦失活影响的烷基化反应动力学模型方程,利用反应实验数据和稳态时的反应动力学参数,进行参数估值,建立了烷基化催化剂失活动力学模型,研究结果表明,1级失活动力学模型具有较强的拟合实验数据能力,其统计检验的可信度高, 该模型预测表明,烯烃转化率随着进料时间延长不断降低,催化剂粒径越大,烯烃转化率随进料时间延长先快速下降,然后缓慢下降;反应温度越高,烯烃转化率下降的速度越大。     

催化剂积炭失活的网络模型

采用随机网络模型模拟球形催化剂的积炭失活过程，探讨了不同的反应条件下催化剂的失活机理，得到了反应组分的有效扩散系数及反应的本征反应速率常数随积炭量的变化关系。模拟结果表明，在一定的积炭量下，催化剂的活性主要与积炭的位置及焦炭相对增长速率有关。积炭位置越靠近催化剂外表现，积炭的相对增长速率越小，催化剂的活性越低。同时，考察了异丙苯催化裂化催化剂的失活过程，与模拟结果进行了定性比较，并根据本模型对实验结果进行了分析与解释。     

异丙苯裂化催化剂ASTRA-MB1积炭失活机理

通常催化剂的积炭失活由两种情况引起：活性位被覆盖和孔被堵塞。在热重分析仪上以异丙苯裂化反应为模型反应，采用CCAP（恒碳Arrhenius关系图）技术探讨了裂化催化剂SATRA-MB1的积炭失活机理，得到了反应速率常数和有效扩散系数随积炭量的变化规律。结果表明，当反应温度低于573K时，也的堵塞对催化剂的活性影响较大，当反应温度高于623K时，积炭主要发生在催化剂的外表面，其上的活性位被覆盖是造成催化剂失活的主要原因。理论上，通过降低催化剂粒径以增加其外表面的活性位数目，是提高催化剂利用率的有效途径。     

苯酚与叔丁醇烷基化固体酸催化反应动力学

在N₂气流中对分子筛固体酸催化剂分别进行不同温度的热处理,然后在确定条件下进行不同质量空速的苯酚与叔丁醇烷基化反应。结果表明,由于存在外扩散阻力影响,苯酚转化率随着质量空速增大先升高后减小。反应动力学方程推导确定了考虑外扩散影响的苯酚叔丁基化反应动力学模型方程,通过参数估值确定了模型参数,模型统计检验结果显示,所建模型具有较高的模拟计算精度。比较不同温度热处理催化剂催化苯酚烷基化反应宏观反应速率常数可知,100℃处理的催化剂的催化活性较高。模型预测结果表明,外扩散有效因子随着流体空塔流速增大先快速增大,然后逐渐趋于1,当流体空塔流速达到0.53 m/h时,已经消除了外扩散阻力的影响。     

在涂层催化剂上甲醇水蒸气重整的本征动力学研究

使用环状模拟微型反应器,研究了在涂层催化剂上甲醇水蒸气重整的本征动力学。涂层催化剂为Cu50/Zn50[Ce5],在消除内外扩散影响的条件下,在478~508K范围内进行甲醇水蒸气重整的实验;利用线性最小二乘法,由实验数据确定双速率动力学模型参数。甲醇重整反应速率常数为3.492×1011,活化能为99.937kJ/mol;甲醇分解反应速率常数为8.126×1011,活化能为121.571kJ/mol。F统计检验的结果表明,所得本征动力学模型适用于涂层催化剂。     

甲醇制烯烃反应催化剂再生动力学研究

采用甲醇制烯烃(MTO)装置工业实测数据,对失活SAPO-34催化剂的烧炭再生动力学模型进行研究。建立了SAPO-34催化剂再生的宏观动力学模型,对模型中的动力学参数进行求取,结果与文献值接近,并用不同的数据进行验证,得到再生剂上炭浓度的计算值与实测值的相对误差在5%以内,表明该宏观动力学模型是可靠的。忽略催化剂外扩散的影响,根据失活的SAPO-34催化剂的结构性质,运用反应工程原理求得失活SAPO-34催化剂的内扩散有效系数为0.85,表明内扩散影响比较明显,若要提高烧焦效率,必须设法降低内扩散对反应速率的影响。     

AB-97分子筛催化剂上苯与乙烯烷基化反应 Ⅲ.失活动力学及失活特征

用催速失活的方法研究了AB -97分子筛催化剂的失活动力学。实验表明 ,催化剂的失活过程具有逆选择性失活特征。由失活动力学对催化剂稳定性的模拟计算可知 ,乙烯空速对催化剂稳定性的影响分为两个阶段 :在低空速阶段 ,随空速的减小 ,稳定期显著增加 ;在高空速阶段 ,使用寿命几乎不随空速而改变     

苯与丙烯催化反应器的设计

分别对苯与丙烯烷基化合成异丙苯的悬浮床催化精馏塔和固定床反应器进行了设计。建立了悬浮床催化精馏塔的工艺计算和流体力学模型 ,并对 48kt/a异丙苯悬浮床催化精馏塔进行了设计。设计结果表明 ,操作点处于塔板的适宜操作区范围之内。固定床反应器的设计是在满足全床层压降限制条件下 ,催化剂粒径由 3 75mm降至2mm ,增大了液固传质系数 ,提高了催化反应速率。     

丙烯与苯烷基化反应中反应条件对分子筛催化剂失活机理的影响及再生

研究了反应温度、空速、苯 /烯摩尔比对催化剂失活机理的影响。反应温度对催化剂失活机理产生影响 ,而空速及苯 /烯摩尔比的变化对催化剂失活机理不产生影响。氢气法不能使失活催化剂再生 ,提出了氧气法再生工艺的适宜条件。     

异丁烷/丁烯固体酸烷基化固定床反应器模型研究

针对异丁烷/丁烯固体酸烷基化固定床工艺过程,建立了一维动态传质模型,并对点活性与有效扩散系数的关联式进行了修正。模型计算结果与实验数据吻合良好,验证了模型的准确性。考察了反应器内烯烃和点活性的时空分布情况,并确定了固体酸催化剂失活的主要原因：反应器入口处,活性位覆盖是催化剂失活的主要原因;随着反应器床层高度增加,孔道堵塞逐渐成为催化剂失活的主要原因。     

烷烃在超稳 Y 及 HY 型沸石上的催化裂化减活作用

根据催化减活第三种类型——结垢积炭及 Levenspiel 的独立减活模型,作者对超稳 Y 及HY 沸石的催化裂化减活规律,作了一些半定量的研究。由 EPR 谱图得知,在超稳 Y 沸石上的积炭随 SiO_2/Al_2O_3值增加而减小,致使减活速率常数 k_d减小。在超稳 Y 沸石中引进镍,亦能使催化活性衰减速率变慢。此外,样品的预处理——焙烧或未焙烧、还原温度的高低、还原流速的大小皆与催化减活存在一定的顺变关系。本文对这些影响减活的因素进行了概括的探讨。