用于催化裂解小试装置的流化床反应器

通过分析催化裂解反应中传统型的固定流化床小试反应器的缺点,提出改善固定流化床小试反应器的设计方案,即改变进料方式为反应器底部进料,使用三段可控加热夹套对反应器进行加热,反应器底部采用进料气体分布板。改进后的设计克服了由于反应温度高而造成反应物在反应器中结焦的问题,消除了反应器内温度分布不均匀。应用实验表明,将该反应器应用于以石脑油为原料催化裂解制备乙烯和丙烯的小试反应,操作效果良好,并具有较宽的应用范围。     

乙烯氧乙酰化固定床反应器的模拟与催化剂分布优化

采用拟均相一维和二维模型对乙烯氧乙酰化工业固定床反应器进行了数学模拟,结果表明:反应器进口气温即为热点温度,可以进一步提高催化剂活性和生产能力.当催化剂活性达到现活性的3倍时,传统的反应器将出现热失控(飞温).采用分段填装高活性催化剂的优化分布,可以大大降低反应器的热敏感性,提高反应转化率和选择性.例如,用两段填装催化剂平均活性(?)=2的反应器代替一段填装催化剂的反应器时,热点温度降低了13.9℃,乙烯转化率和乙烯转化为醋酸乙烯的选择性分别提高了1.46%和1.41%.     

乙烯技术发展与超短接触反应器

基于对管式炉理解解技术的发展和超短接触反应器基础研究的综述，分析了管式炉裂解技术存在的局限和超短接触反应器的技术特点以及超短接触反应器烃类裂解工艺所具有的技术优势。     

流化床冷凝模式操作与乙烯聚合过程的研究：Ⅱ露点提高组？…

以Ｕｎｉｐｏｌ气相法乙烯酸合工艺作为流化床反应器冷凝模式操作的一个实例，通过模拟计算考了在不同的操作负荷下，进反应器的循环物流的露点，组成和温度对反应器运行状态的影响，并对反应器进行的稳定性作了初步探讨。     

增产丙烯的烯烃转化技术

（1）ABBLumus公司的OCT技术。ABBLummus公司的OCT技术将乙烯转化为丙烯的选择性近100％，将丁烯转化为丙烯的选择性为97％，丁烯总转化率为85％～92％（丁烯进料中正丁烯质量分数为50％～95％）。进料中的乙烯和丁烯可来自蒸汽裂解装置和各种炼油厂的生产过程，浓度也可不相同，丁烯也可来自乙烯二聚装置。OCT技术采用固定床反应器，催化剂是载于硅藻土上的W03和MgO。催化剂可连续再生，催化剂结焦采用氮气加空气清焦。原料中的1～丁烯在MgO作用下异构化为2-丁烯，然后与乙烯由W03歧化生成丙烯。在乙烯塔内分离出未反应的乙烯返回反应器循环使用，丙烯可以在丙烯塔内分离得到，因在反应中无丙烷生成，无须进一步提纯即可得到聚合级丙烯。     

乙烯酮氯化法合成氯乙酰氯

研究了乙烯酮氯化法合成氯乙酰氯。考察了溶剂、溶剂比、氯气配比、反应温度及反应器型式等对乙烯酮氯化的影响。得出溶剂及溶剂比对乙烯酮氯化有重要影响。以空塔或填料塔作反应器，在反应温度10℃～30℃，反应物配比乙烯酮：氯气=1：1．02～1．05，氯乙酰氯：溶剂磷酸酯≤1．0的条件下，基本无二氯乙酰氯产生，氯乙酰氯收率94％～96％，纯度可达91．5％。     

石脑油催化裂解结构化反应器反应特性的CFD模拟

以石脑油为原料,采用催化裂解六集总动力学模型,建立描述结构化反应器内催化裂解的反应器数学模型,并利用CFD软件对结构化反应器内的石脑油催化裂解性能进行数值模拟。通过改变孔道直径、反应器长度以及反应器内温度、气体入口速率考察反应器结构尺寸和反应条件对目标产物乙烯、丙烯的收率及石脑油转化率的影响。结果表明,反应器孔道直径的增加,目标产物收率减小,反应器长度20 mm时反应完全,升高反应温度和增大入口速率均有利于目标产物的生成。在入口温度680 ℃和入口速率0.4 m·s^-1条件下,石脑油转化率92%,乙烯收率19.3%,丙烯收率23.1%。而在相同反应条件下的固定床反应器中乙烯收率10.3%,丙烯收率13.3%,石脑油转化率80.0%。     

甲基叔丁基醚裂解制异丁烯装置的工艺优化

通过优化甲基叔丁基醚(MTBE)裂解制异丁烯(IB)装置固定床反应器的催化剂活化温度、活化时间和物料反应温度以及吸收塔的吸收剂量等操作条件，裂解甲醇由两塔回收变为单塔回收，甲醇收率由31．08％提高到了32．43％，异丁烯收率由51．55％提高到了55．25％，装置能耗由8708．33MJ/t MTBE降低到了7303．06MJ/t MTBE。     

乙烯酮氯化法合成氯乙酰氯的反应器研究

研究了不同的反应器型式对乙烯酮氯化合成氯乙酰氯反应的影响，筛选出适宜的反应器型式为带磁填料塔式反应器。在此基础上确定了空塔气速和反应负荷的取值范围。     

乙烷-氧-水氧化裂解制乙烯反应的研究

研究了不同反应体系组成的乙烷造反然的反应性能,考究了乙烷－氧－水反应体系氧化裂解制乙烯的反应条件。结果表明,在不同反应体系中,以Ｃ２Ｈ６－Ｏ２－Ｈ２Ｏ氧化裂解制乙烯反应性能最佳,８００℃的乙烷转化率为８５．１％,乙烯选择性为６８．１％,乙烯收率可达５８％,Ｃ２Ｈ６－Ｏ２－Ｈ２Ｏ氧化裂解帛乙烯体系最佳工艺参数;反应温度为８５０℃,原料气组成为５０．５％,Ｃ２Ｈ６＋２５．２％Ｏ２＋２４．３％Ｈ２Ｏ停留     

移动床中内构件对煤热解反应过程调控作用

在外热式内构件（多级折流板和多段集气管）移动床反应器内研究了淖毛湖煤的热解特性,并与常规固定床反应器中煤热解行为进行对比,考察了两反应器内的传热速率以及热解温度对产物分布、热解气组成、焦油组成和品质等影响规律。结果表明：在450℃低温热解时,煤颗粒在内构件移动床内的升温时间比固定床缩短了60%以上,内构件具有显著提高反应器内颗粒间传热速率的作用。随着热解温度的升高,热解气中的C₂H₄/C₂H₆和C₃H₆/C₃H₈的比值变大,挥发分的二次反应程度加大,但裂解程度低于固定床。内构件移动床中的焦油产率随温度的升高先增加后降低,在550℃时达到最高为10.8%（质量分数）,比固定床增高约28.6%。当热解温度越高时,移动床所产焦油中的沥青质组分含量越低,在750℃时焦油中轻质组分质量分数达到85.17%,脂肪烃含量降低到了28.00%。通过与固定床对比,揭示了内构件（多级折流板和集气管）调控淖毛湖煤热解反应并提高热解焦油产率和品质的作用。     

聚苯乙烯高温快速热解制备苯乙烯的研究

将聚苯乙烯(PS)溶于甲苯以雾化方式进料,在管式反应器中借助高温短停留时间快速热解制取苯乙烯,探讨了热解温度、停留时间、热解气氛、喷嘴口径等反应条件对热解的影响。结果表明,随停留时间增加,油相和苯乙烯收率总体呈上升趋势;苯乙烯收率随热解温度升高呈先增加后下降趋势,890 ℃时苯乙烯收率最大达到36.67 %;热解气主要为甲烷、乙烯和丙烯,其收率随停留时间和热解温度增加而增加;引入水蒸气可以减少反应结炭;喷嘴口径明显影响油相和苯乙烯收率。     

内构件固定床反应器中不同水分煤的热解特性

通过在有无内构件(传热板和中心集气管)固定床反应器中研究不同水分含量煤的热解特性,考察了两反应器中煤料的升温特性、热解产物分布、焦油品质以及气体产物组成和半焦热值。结果表明,内构件可以强化传热和调节热解产物在反应器内的流动,相对无内构件反应器,有内构件反应器的反应时间缩短近一半。在有内构件反应器中,当煤水分增加,导致煤热解反应要求的时间延长,焦油中轻质组分(沸点低于360℃)含量明显升高,焦油收率先增加后降低,热解水和热解气产率升高,而无内构件反应器的热解产物无明显差异。当加热温度900℃时,煤水分从0.41%(本文中无特殊说明的均为质量分数) 增加至11.68%,焦油产率从9.21%增长到10.74%;当煤水分增加到15.93%,焦油产量下降到10.26%。两反应器气体平均组成随水分增加的变化趋势相似,气体热值均随水分增加呈下降趋势。     

喷流-移动床RDF热解燃烧温度和气体分布

根据RDF（Refuse Derived Fuel）先部分燃烧部分热解然后再气相燃烧的设想,设计了下部为喷流-移动床热解室、上部为气相燃烧室的两段反应器,对实验室中制备的RDF在该反应器中进行部分燃烧部分热解然后气相燃烧的性质进行了研究. RDF颗粒连续加入到热解室中,实现了在少量空气作用下部分燃烧并在较低温度下部分热解,热解气体与二次空气在上部燃烧室中高温燃烧.主要考察了喷动气量,水平辅助气量和二次气量对反应器温度分布以及气体产物分布的影响.     

神木烟煤热解产物分布及主要元素的迁移规律

在石英管固定床反应器中对神木烟煤进行热解实验,研究了热解温度对煤热解产物分布和C, H, O, N, S元素在热解产物中分配的影响. 结果表明,在500?900℃范围内,随热解温度升高,半焦产率下降,气体产率增大,焦油产率先增大后降低,600℃时达最大值9.2%(ω);半焦中C, H, O和N元素迁入量下降,S元素迁入量先降低后略有增大,在700℃时达最小值67.0%;热解气中C, H, O元素迁入量增大,N元素和S元素迁入量先增大后减小,分别在800和600℃时达最大值28.8%和27.9%;焦油中C, H, O元素迁入量先增大后降低,均在600℃时分别达最大值9.3%, 14.0%和7.2%,N元素和S元素迁入量缓慢增加;热解水中H和O元素迁入量先增大后略有降低,在700℃时分别达最大值14.5%和48.5%.     

温度对油页岩快速热解特性的影响

采用喷动载流床快速热解装置,研究桦甸大城子4层油页岩的低温快速热解特性.采用改变气速的方法使不同热解温度下气体的停留时间一致,探讨不同热解温度对油页岩热解的气、液、固三相产物的产率、组成以及三者之间相互关系的影响,确定了在以获得液体燃料为主要目的时,530℃为桦甸大城子4层油页岩低温快速热解的最适宜温度.     

Numerical Study of Methane Pyrolysis in Shock Waves

Homogeneous gasphase pyrolysis of methane in a shock tube is numerically studied. The process of pyrolysis occurs under the action of a shock wave reflected from the end face of the tube. An inviscid onedimensional flow and a viscous twodimensional flow are considered. Twodimensional computations are performed on the basis of unsteady Navier–Stokes equations. The kinetic models used are Kassel's simplified gross scheme with 4 reactions and 5 chemical components of methane transformation and a more detailed kinetic scheme with 21 reactions and 13 chemical components. The computations are performed for the Mach number of the incident shock wave equal to M = 5.5. It is shown that the temperature behind the reflected shock wave rapidly decreases because the pyrolysis reaction is endothermic. For this reason, the chemical transformations in the course of pyrolysis are terminated when the total mass concentration of ethylene and acetylene is within 15 %. Additional heating of the gas is needed for deeper conversion of methane to ethylene and acetylene.     

内旋式移动床煤热解新工艺开发及试验

采用2t/d外热内旋式移动床热解试验装置,通过控制反应器物料热解区及粉尘沉降气室区的温度,研究了内旋式移动床工艺温度分布对13mm以下神木煤热解产物产率及性质的影响规律。结果表明：物料热解温度控制为650℃和700℃时,煤料均实现了较好热解,半焦挥发分V_daf降低至10.36%～11.95%;相同物料热解温度,提高粉尘沉降气室温度后,辐射传热作用增强,半焦和焦油产率降低,煤气产率升高;在物料热解温度700℃,粉尘沉降气室温度500℃时,焦油收率Tar_d最高,为7.44%;物料热解温度为650℃,焦油模拟蒸馏360℃以下馏分含量为63.3%～72.0%,物料热解温度700℃时为67.5%～72.2%;相同物料热解温度,提高粉尘沉降气室温度后,焦油中轻油组分减少,洗油和沥青质含量增加,煤气中氢气含量增加;粉尘沉降气室温度达到550℃时,挥发物二次反应作用明显强于450℃和500℃;各工艺条件下,焦油中喹啉不溶物含量均低于1%,最低为0.51%。     

FD模型应用于煤热解过程的数值模拟

为将煤热解FD模型引入对煤热解实际过程的数值计算与分析,提出了适用于煤热解实际过程的数值计算方法。分别对3种不同的煤在热管反应器中的热解过程进行了数值计算,并与实验结果以及已有的FG-DVC模型、CPD模型的数值计算结果进行了对比分析。并分析了热解温度、颗粒粒径对煤热解产物的影响。结果表明,与FG-DVC模型、CPD模型相比,FD模型的计算精度更高,能更好地用于数值计算煤热解的实际过程;随着热解温度的升高,气体产量先快速增大,当热解温度高于1373 K时,气体产量的变化很小;而随着热解温度的升高,焦油产量一直逐渐减小,且达到焦油产量最大值所需的时间也缩短;随着颗粒粒径的增大,气体与焦油的产量都逐渐减小,而达到焦油产量最大值所需的时间却延长。     

固定床烟煤与木屑共热解的协同反应性研究

在自制的固定床反应装置上对木屑和烟煤以及两者的混合物进行了热解特性研究,考察了木屑与烟煤在不同掺混比例和热解终温下的共热解反应特性。研究结果表明:协同作用发生的程度与热解反应条件有关,烟煤与木屑共热解的协同反应性不仅体现在气、液产物收率方面,同时对气体组成也有显著影响;因木屑灰分中的碱金属化合物对热解焦油的催化裂解作用,使得共热解反应在较高热解终温和较低木屑掺混比条件下表现出更为显著的协同作用;在木屑掺混比(木屑质量分数)为25%、终温540℃条件下,热解气产率的协同值达到22.6%,焦油产率协同值为-27.3%;H自由基与烟煤热解产生的自由基结合成CH4等烃类气体或转移到焦油组分,是一种重要的协同作用机理。